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Sistema de abastecimiento y saneamiento de Puerto Napo (Ecuador) Anejo 5. Estudio de alternativas
ANEJO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................... 1 2. ALTERNATIVAS PARA EL ABASTECIMIENTO DE PUERTO NAPO .................................................................................................................. 2 3. ALTERNATIVAS PARA LA EVACUACIÓN DE AGUAS RESIDUALES Y PLUVIALES ........................................................................................ 4 4. SOLUCIONES GLOBALES ................................................................... 5 5. ALTERNATIVAS PARA LA
UBICACIÓN DEL DEPÓSITO DE
ABASTECIMIENTO .............................................................................. 6 6. ALTERNATIVAS
PARA
EL
TRAZADO
DE
LA
RED
DE
ABASTECIMIENTO .............................................................................. 8 7. ALTERNATIVAS
PARA
EL
TRAZADO
DE
LA
RED
DE
SANEAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS............ 10 8. ALTERNATIVAS
PARA
LA
UBICACIÓN
DEL
SISTEMA
DE
TRATAMIENTO SOBRE LAS AGUAS RESIDUALES ...................... 13 9. ALTERNATIVAS PARA EL TIPO DE SISTEMA DE TRATAMIENTO .................................................................................................................. 16
1. INTRODUCCIÓN El objetivo de este anejo es exponer el conjunto de alternativas que se han barajado durante el estudio de campo y la redacción de este proyecto, en lo referente a los diferentes aspectos que conciernen al proyecto y que se pueden observar en el índice superior.
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En la selección de las alternativas se ha procurado tener en cuenta la realidad social y económica del país, por lo que se han priorizado los aspectos de funcionalidad y la reducción de costes, relegando a un segundo término los aspectos estéticos. También es un tema de gran importancia, la minimización del impacto ambiental de las obras, sobretodo en una zona donde la naturaleza tiene tanta presencia y representa el principal potencial para el desarrollo de la zona, y que por lo tanto debe ser respetado al máximo. El anejo se ha subdividido en diferentes apartados, en cada uno de los cuales se plantean las alternativas referentes a una parte del proyecto y la solución adoptada en ese tema concreto.
2. ALTERNATIVAS PARA EL ABASTECIMIENTO DE PUERTO NAPO El sistema de abastecimiento de Puerto Napo debe ser tal que se solucionen los problemas sobre calidad y cantidad de agua existentes en la población. En la actualidad existe una planta de tratamiento que consta de dos decantadores y un depósito. Además existe una planta prefabricada nueva pero sin utilizar, ya que en su momento se probó y se vio que no era suficientemente grande para el adecuarse al consumo de Puerto Napo. Las alternativas que se han planteado para el abastecimiento de Puerto Napo son las siguientes: 2.1. Reparación o sustitución de la planta potabilizadora actual Los problemas de calidad de agua de los que se quejan los habitantes de Puerto Napo, tal como se puede observar en las encuestas realizadas con motivo de este proyecto, denotan que el tratamiento que se le da actualmente al agua de abastecimiento de la parroquia es insuficiente. La instalación de un sistema de tratamiento más adecuado, manteniendo el origen actual del agua, podría solucionar esos problemas de calidad. Además, económicamente sería una medida relativamente barata ya que aprovecha en gran medida instalaciones ya existentes. No obstante, seguirían existiendo los problemas de cantidad que también se ponen de manifiesto en las declaraciones de los encuestados, y que indican que en periodos de
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varios días sin lluvia el lugar de donde se toma el agua se seca demasiado para las necesidades de la población. 2.2. Toma de agua en el curso superior del río Napo y una nueva planta de tratamiento Los problemas de cantidad de agua quedarían solucionados con esta alternativa, dado el enorme caudal de agua disponible en el río Napo, o más concretamente en sus afluentes superiores Anzu y Jatunyacu. La nueva planta de potabilización solucionaría, al igual que en la alternativa anterior, los problemas de calidad que se dan actualmente. Desde el punto de vista negativo, esta alternativa comportaría unos costes mucho mayores, ya que supone la construcción de un mayor número de infraestructuras. Sería necesaria una toma de agua en el curso superior del río, teniendo en cuenta los grandes caudales que vienen por él, haría falta una nueva planta de potabilización que solucionase los problemas de calidad y las conducciones necesarias para llevar el agua de la toma a la población. 2.3. Abastecimiento de Puerto Napo a partir del sistema de abastecimiento de Tena por medio de una conducción a lo largo de la carretera que une las dos poblaciones De esta forma se integra Puerto Napo dentro del abastecimiento de Tena. Esto implica aprovechar la solución que se está adoptando para los problemas de calidad de agua en la capital. Esta alternativa se adapta a las nuevas medidas que se están tomando para regenerar la avenida 15 de noviembre, potenciando el desarrollo hacia el sur de la ciudad de Tena. Los nuevos barrios que previsiblemente aparezcan como consecuencia de las mejoras en la avenida y de la ubicación de la Universidad, podrán también sacar provecho de esa conducción entre las dos poblaciones. Esta tubería de conexión ha sido objeto de un anteproyecto llevado a cabo por el Ingeniero Geovanny Navarrete, por lo que con esta alternativa se daría continuidad a lo planteado en dicho anteproyecto. Por otra parte, esta alternativa hace depender el presente proyecto de la ejecución de esta infraestructura entre las dos poblaciones. Además la construcción de la tubería de conducción representa un punto negativo desde el punto de vista económico ya que,
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aparte de su longitud (unos 6 km.), debería ir acompañada de dos depósitos para romper la presión.
3. ALTERNATIVAS
PARA
EL
PROBLEMA
DEL
SANEAMIENTO Actualmente las aguas residuales y de lluvia son evacuadas de forma conjunta. El sistema de alcantarillado existente se encuentra en unas condiciones muy deficientes dado que fue construido hace unos 40 años. Asimismo no parece que los problemas sean de índole puntual sino que el mal estado parece ser generalizado. Por este motivo se ha decidido realizar un nuevo sistema partiendo de cero, sin pretender aprovechar infraestructuras ya existentes que han demostrado estar obsoletas. A continuación se exponen las alternativas que se han planteado en este aspecto. 3.1. Red separativa La evacuación por separado de las aguas residuales domésticas y las aguas de lluvia representa una ventaja desde el punto de vista ambiental, ya que posibilita el tratamiento por separado de las aguas domésticas antes de ser devueltas al río. La evacuación por separado hace que las dos tuberías puedan adaptar mejor el tamaño a su función, de forma que las conducciones destinadas a la evacuación de aguas domésticas tendrán un diámetro mucho menor que las que se empleen para recoger aguas de lluvia. Por otro lado, la construcción de dos tuberías paralelas supone una desventaja desde el punto de vista económico en comparación con la red unitaria que se plantea a continuación. 3.2. Red unitaria La principal ventaja de esta alternativa es la referente al punto de vista económico. Evidentemente es mucho más barato construir una sola conducción que dos, como se plantea en la red separativa.
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Por otro lado esta alternativa presenta un problema desde el punto de vista funcional, ya que la conducción única estará dimensionada para recoger los caudales asociados a los sucesos de lluvia, que son mucho mayores que los de las aguas residuales domésticas. Eso hace que las velocidades del agua en días secos sean muy bajas y aparezcan problemas de sedimentación, que hagan disminuir la sección de la tubería con el tiempo. Teniendo en cuenta los importantes episodios de lluvia que se dan en la zona, la diferencia entre los caudales pluviales y de aguas residuales domésticas sería muy importante. Además la red unitaria hace que en días de lluvia sea imposible tratar todo el agua mediante el sistema de tratamiento, a menos que éste se haya dimensionado para ello, hecho que encarecería de forma importante dicho sistema. Por tanto en días de lluvia sería imposible tratar el agua, con lo que todos los contaminantes irían a parar al río. Dada la frecuencia con que se dan episodios de lluvia importantes, esta situación se daría en numerosas ocasiones, por lo que la red unitaria representa un problema desde el punto de vista ambiental.
4. SOLUCIONES GLOBALES ADOPTADAS A continuación se exponen las opciones escogidas en lo referente a los dos puntos anteriores. 4.1 Solución para el abastecimiento de Puerto Napo Con el objetivo de aprovechar las iniciativas que se ponen en práctica en la capital se ha escogido la tercera opción, consistente en conectar el abastecimiento de Puerto Napo con el de Tena. Ello supone aprovechar los medios y cuidados que se ponen a disposición del progreso de la capital, que como centro neurálgico de la región, suelen ser más importantes que los destinados a otras poblaciones más pequeñas. También se integra dentro del conjunto de otros proyectos que se están redactando o ejecutando en la zona. Asimismo supone la alternativa con más visión de futuro, ya que engloba la obra dentro del desarrollo urbano de Tena y Puerto Napo. De esta forma, los inconvenientes económicos que pueda suponer la construcción de la conducción entre las poblaciones, se verán probablemente compensados en el futuro durante el desarrollo de Tena.
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4.2 Solución para el saneamiento de Puerto Napo Dado que se ha decidido no aprovechar el alcantarillado existente y que, por tanto, se ha de construir una nueva infraestructura, la opción escogida ha sido la de realizar la red de forma separativa. A pesar de que económicamente suponga una inversión mayor, la red separativa se adapta mejor a las condiciones climatológicas y demográficas de la población. Por otro lado esta opción es también positiva desde el punto de vista ambiental, ya que hace posible el tratamiento de la totalidad de las aguas residuales domésticas. Por último desde un punto de vista funcional, la red separativa posibilita el dimensionamiento, por separado, de unas tuberías asociadas a los caudales bajos de las aguas residuales domésticas, y otras para caudales mayores destinadas a la evacuación de aguas pluviales.
5. ALTERNATIVAS
PARA
LA
UBICACIÓN
DEL
DEPÓSITO DE ABASTECIMIENTO Teniendo en cuenta que la solución global adoptada implica que la tubería de abastecimiento viene de Tena siguiendo la carretera de Tena a Puerto Napo, se han planteado dos alternativas en los alrededores de ésta, justo a la entrada del pueblo. Debido a la orografía del terreno, estas ubicaciones posibilitan también que el transporte del agua pueda realizarse por gravedad por toda la población. Las dos posibles ubicaciones de este depósito se encuentran una a cada lado de la calle Guayaquil, que actualmente coincide con la carretera general de Tena a Puyo, pero que en un futuro quedará desviada por el nuevo puente. Dichos emplazamientos pueden observarse en el siguiente mapa:
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Opción 1
Opción 2
Figura 1. Posibles ubicaciones del depósito 5.1 Ubicación al este de la Calle Guayaquil Este emplazamiento se encuentra en la parte interior de la última curva de la carretera antes de llegar a Puerto Napo, sobre un pequeño montículo. Las ventajas de esta ubicación vienen dadas principalmente por el hecho de que se encuentra en una posición más céntrica respecto del global del pueblo, por lo que la longitud total de tuberías necesarias será menor. Por otra parte el relieve del terreno condiciona relativamente la forma del depósito, que deberá ser relativamente alargado. Asimismo esta alternativa hace necesario un acondicionamiento previo del terreno, con el movimiento de tierras correspondiente. 5.2 Ubicación al oeste de la calle Guayaquil Este emplazamiento se encuentra justo al otro lado de la carretera con respecto al emplazamiento de la opción anterior. Como punto positivo cabe remarcar una mayor disponibilidad de espacio, ya que aunque la orografía del terreno sigue siendo complicada, lo es algo menos que en la opción anterior. Por otro lado la ubicación dentro del contexto del pueblo es algo más desfavorable, ya que queda en una posición menos céntrica. En lo referente a las características
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geotécnicas del terreno, parece que son algo peores en esta opción, a pesar de que no se dispone de un estudio exacto sobre la zona. 5.3 Solución adoptada La solución adoptada ha sido la primera, ya que minimiza la longitud total de tuberías por encontrarse en una posición más céntrica. No obstante, esta elección condicionará la forma que posteriormente tendrá que tener el depósito.
6. ALTERNATIVAS
PARA
LA
RED
DE
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE De cara al trazado de la red de abastecimiento de agua potable por todo el núcleo urbano, se plantean dos opciones posibles, que se comentan a continuación. 6.1 Red ramificada En este caso a partir del depósito se disponen las tuberías a lo largo de las calles en forma de árbol o ramificada, hasta llegar a todas las viviendas de la población. Una posible distribución de este tipo sería la siguiente:
Figura 2. Esquema de la opción de red ramificada
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Esta disposición implica una menor longitud total de tuberías, por lo que resulta mejor desde el punto de vista económico Por otra parte, esta opción conlleva un inconveniente muy importante y es que en caso de avería, una gran parte de la población puede quedar afectada, sobretodo en caso de que se produzca el problema en los puntos más elevados de la red. 6.2 Red mallada Este tipo de red consiste en un sistema de tuberías en forma de retícula que seguiría el trazado de las calles, tal como aparece en la siguiente figura:
Figura 3. Esquema de la opción de red mallada Esta opción no presenta el problema de la opción anterior en caso de avería, dado que si se estropea un punto de la red, el agua siempre tiene caminos alternativos para circular. Por lo tanto esta es una opción mucho mejor desde el punto de vista funcional. Por otra parte esta disposición implica una mayor longitud total de tuberías, motivo por el cual resulta un inconveniente desde el punto de vista económico. 6.3 Solución adoptada
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A pesar de que económicamente sea mejor la primera opción, el inconveniente que ésta presenta la hace prácticamente inviable, ya que las molestias para la población serían intolerables. Por este motivo la opción adoptada para el trazado de la red de abastecimiento es la de realizar una red mallada.
7. ALTERNATIVAS PARA EL TRAZADO DE LA RED DE SANEAMIENTO Y LA RED DE EVACUACIÓN DE AGUAS PLUVIALES El trazado de estas dos redes será en forma ramificada y común, de forma que se minimice la longitud total de tuberías y se tenga una mayor facilidad de construcción. El trazado se realizará aprovechando las calles de la población y se hará de forma que el agua pueda circular por gravedad hasta desaguar por la parte baja del pueblo. Las aguas pluviales se echarán al Río Napo, mientras que las aguas residuales domésticas serán conducidas hasta la ubicación del sistema de tratamiento. Para ello se plantean dos alternativas: 7.1 Colectores principales siguiendo las calles longitudinales (Esmeraldas, Portoviejo, Amazonas) Esta alternativa utiliza las tres calles citadas para recoger el agua, tanto de lluvia como doméstica, y canalizarla por la calle Ambato para expulsarla al río o hacia el sistema de tratamiento.
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Figura 4. Opción 1 de la red de alcantarillado Esta opción se adapta bien a la orografía del terreno, ya que el agua podría ser recogida por gravedad hacia estas arterias principales. También resulta una opción positiva desde el punto de vista económico, ya que representa una longitud total de tuberías menor, con respecto a la alternativa siguiente. 7.2 Colectores principales siguiendo las calles transversales (Misahuallí, Ibarra, Tulcán, Ambato, Quito, Guayaquil, Latacunga) Esta alternativa utiliza las calles citadas para recoger el agua y conducirla hasta la calle Amazonas, donde sería conducida mediante un conducto paralelo al río hacia el desagüe al mismo (aguas pluviales) o hacia el sistema de tratamiento (aguas residuales domésticas).
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Figura 5. Opción 2 de la red de alcantarillado Esta opción resulta menos apropiada en lo referente a la adaptación al perfil del terreno. Por otro lado las manzanas entre calles tienen mayor el lado paralelo al río por lo que es más dificultoso hacer que todas las casas desagüen hacia las calles transversales ya que algunas viviendas no tocan a dichas calles. Además el agua de lluvia se recogería hacia las calles transversales con mayor dificultad por la superficie, ya que las calles longitudinales tienen puntos en que la pendiente es prácticamente nula. En este aspecto, recoger el agua hacia las calles longitudinales es ventajoso, ya que las calles transversales sí tienen pendiente apreciable hacia el río. 7.3 Solución adoptada A pesar de que previamente parecía más adecuada la opción de recoger el agua a través de las calles longitudinales, al realizar los cálculos detallados que se exponen en el anejo de cálculos hidráulicos, se ha visto que el esquema planteado requería unas pendientes excesivas, y no se adaptaba de forma adecuada al relieve detallado del terreno. Por este motivo, después de realizar sucesivas pruebas con el programa Store Water Management Model (SWMM) se ha optado por una solución mixta, que divide la red en diferentes sectores, cada uno de los cuales desagua en dirección preferentemente transversal hacia un colector principal que discurre por la calle Amazonas.
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A pesar de que la orografía del terreno hace complicada la recogida de las aguas por gravedad hacia la ubicación del sistema de tratamiento, esta es la opción que mejor se adapta al problema.
Figura 6. Esquema de la red de saneamiento adoptada
8. ALTERNATIVAS
PARA
LA
UBICACIÓN
DEL
SISTEMA DE TRATAMIENTO El principal requisito a cumplir por el lugar donde sea ubicado el sistema de tratamiento es que el agua residual que tenga que llegar hasta el pueda ser transportada por gravedad. Eso hace que las opciones que se han planteado se encuentren todas ellas en la zona este del pueblo, es decir aguas abajo en el sentido del río. Por otra parte se necesita también un mínimo de espacio para poder ubicar las instalaciones necesarias, aunque este espacio dependerá del tipo de sistema adoptado, tema que se discute en el siguiente apartado. En el siguiente mapa aparecen las ubicaciones que se han planteado como alternativas para la ubicación del sistema de tratamiento de aguas residuales:
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Opción 1
Opción 3 Opción 2
Figura 7. Opciones para la ubicación del reactor UASB 8.1 Alternativa 1 Esta ubicación se encuentra en una gran explanada situada en la parte este de la Misión y próxima también al cementerio de la población. Esta explanada se enc uentra bastante elevada respecto del nivel del río, por lo que se encuentra a salvo de todo riesgo de avenidas. El espacio disponible es amplio, por lo que no hay demasiadas restricciones en este aspecto sobre el tipo de sistema a emplear. Por otra parte, el principal problema de esta opción reside en que se encuentra a cota mayor que las casas más bajas del pueblo, aquellas que se encuentran en las proximidades del río. Por este motivo sería necesario bombear parte del agua para llevarlo hasta ese punto, hecho que aumentaría notablemente el coste de la ejecución. Además, este terreno se encuentra relativamente próximo al colegio de la Misión, concretamente a la zona correspondiente al patio del mismo. Esto comportaría molestias de olores para los colegiales, algunos de los cuales están internos con lo que tendrían que soportar esos problemas todo el día. 8.2 Alternativa 2
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Esta ubicación se encuentra contigua al camino paralelo al río, entre este y una zona de agua estancada en la parte inferior de la Misión. Este lugar está más bajo que todas las casas de la población, por lo que la conducción podría llevarse a cabo por gravedad sin ningún problema. Se encuentra relativamente próximo al pueblo, con lo que la longitud de tubería necesaria para llevar el agua hasta este punto sería relativamente baja, resultando este hecho positivo desde el punto de vista económico. El espacio disponible en este caso es bastante reducido, por lo que este emplazamiento no es apto para un sistema de lagunaje, aunque sí que puede ser viable en caso de colocar un reactor. Por otro lado el hecho de afectar menos espacio es positivo de cara al impacto de la obra sobre las comunidades que hay en las proximidades, cuyos habitantes utilizan la zona para el cultivo de bananas y yuca. Otro inconveniente de esta ubicación es que se encuentra más expuesto a una posible crecida extraordinaria del río, por lo que puede ser necesaria alguna obra auxiliar de protección. 8.3 Alternativa 3 Esta ubicación se encuentra más al este que la anterior, siguiendo el mismo camino paralelo al río. Abarca un terreno más amplio, en ligera pendiente descendente hacia el este. El transporte del agua hasta este punto por gravedad no representaría ningún problema, dado que se encuentra aún más bajo que el lugar correspondiente a la alternativa anterior. El espacio disponible es mayor que en las opciones anteriores y se encuentra alejado de cualquier vivienda, por lo que no representaría una molestia directa sobre los habitantes. Por otro lado, algunos habitantes de una comunidad próxima utilizan ese terreno para el cultivo de bananas y yuca, por lo que con la ocupación de una extensión amplia de terreno se verían afectadas sus actividades.
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Además, el hecho de que este punto se encuentre más alejado de la población que los de las alternativas anteriores, hace que sea necesaria una mayor longitud de tuberías, con lo que se incrementaría el coste de la obra. 8.4 Solución adoptada La decisión de la ubicación se ha realizado conjuntamente con la del tipo de sistema, que se expone en el apartado siguiente. De todas maneras, se ha priorizado el aspecto económico y social, intentando minimizar los costes y afectar lo menos posible a los habitantes de las comunidades. Por este motivo la opción escogida ha sido la de la alternativa 2.
9. ALTERNATIVAS PARA EL TIPO DE SISTEMA DE TRATAMIENTO Este estud io se ha realizado de forma paralela al expuesto en el apartado anterior. Debido al número de habitantes de la población, se ha considerado que únicamente era necesario un tratamiento primario. Los tres sistemas planteados como alternativa para este propósito se exponen a continuación. 9.1 Reactor UASB (Reactor Anaeróbico de Flujo Ascendente – RAFA) Las principales ventajas de este sistema son que no requiere uso de energía, y el coste de mantenimiento es bajo. Por otra parte requiere poca superficie, por lo que sería una buena opción para la ubicación escogida en el apartado anterior. Por último, otro punto positivo de esta alternativa es el posible aprovechamiento del gas que interviene en el proceso. Como inconveniente encontramos principalmente el elevado coste de construcción que supone. 9.2 Pantanos de Flujo Subsuperficial Como puntos positivos encontramos que tiene un bajo impacto visual y que tiene un coste de energía bajo, por lo que supone un coste de mantenimiento relativamente bajo. Además, no provoca problemas con los olores ni con los mosquitos.
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Por otra parte, la superficie requerida para llevar a cabo esta alternativa es muy extensa, con lo que la hace inviable para la ubicación elegida en el apartado anterior. El coste de construcción es alto y es difícil de reparar en caso de destrucción o inundación parcial, cosa que podría suceder en caso de sucesos extraordinarios de avenidas. 9.3 Estanques de estabilización aerobios La principal ventaja de este método es que la construcción es sencilla y económica. Además su funcionamiento es sencillo y es fácil de reconstruir en caso de inundación. Desde el punto de vista negativo, esta opción requiere una superficie muy extensa, motivo por el cual no es adecuado para la ubicación escogida en el apartado anterior. Por otra parte presenta problemas de olores y atrae a los mosquitos con lo que representaría una molestia para los habitantes de la zona o para aquellas personas que lleven a cabo actividades en las proximidades. 9.4 Solución adoptada La elección se ha realizado teniendo en cuenta el poco espacio disponible en la ubicación escogida en el apartado anterior. Por este motivo y por su bajo coste de mantenimiento, la opción escogida ha sido la del reactor anaeróbico de flujo ascendente.
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