Camara Septica Colegio Calama – [PDF Document]

Diseo del sistema sptico para el colegio Polifuncional CalamaSanta Cruz, BoliviaCE4905: Civil & Environmental EngineeringSenior Design ProjectEquipo: ISD (Las Ingenieras LSS) MaryAnderson, Kasey Cornwell and Melissa Trahan

Traducido por: HU3292: Empresa de Traduccin Espaol parapropsitos especiales Universidad Tecnolgica de Michigan KarinneKnutsen Kelly Guzzardo-Plewa Nicole Lopez 21 de abril 2006

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ndiceCarta de presentacin 3

Agradecimientos

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Introduccin

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Mtodos Anlisis de suelo Anlisis de agua

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Los Diseos Alternativos El tpico sistema sptico boliviano Elsistema de filtrado de arena (o vidrio reciclado)

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Consideraciones y Recomendaciones Anlisis econmicoRecomendaciones para los diseos de sistema sptico Plan general desitio

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Glosario Dibujo1 Dibujo 2 Mapa de Houghton, Michigan

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Figuras de diseo (al final de reporte)

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Estimados ciudadanos de Santa Cruz y clientes de los proyectosde ingeniera civil y ambiental asignados por la Profesora eIngeniera Linda Phillips (Michigan Technological University) y porlas varias instituciones de Santa Cruz, Bolivia. Estudiamos espaolcomo segunda lengua y este semestre hemos sido estudiantes de laclase de espaol para Propsitos Especiales, una clase a nivelintermedio y en la cual repasamos gramtica, estudiamos vocabulariopara negocios y aprendemos algo de comunicacin intercultural. Eldocumento que aqu les ofrecemos fue parte de un proyecto de clase:ocho equipos tradujeron y prepararon ocho diferentes documentos deproyectos basados en los reportes de los equipos ISD (InternationalSenior Design) de las facultades de ingeniera civil y ambiental.Los equipos ISD constan de estudiantes de ltimo ao de estudio ennuestra universidad, que fueron a Bolivia para aprender a colaboraren proyectos de ingeniera. Quisiramos agradecerlos, primero quetodo, por esta oportunidad de sintetizar, resumir, condensar, yfinalmente de traducir los proyectos al espaol para ustedes. Hasido un proyecto desafiante para cada uno de nosotros, pero almismo tiempo de gran aprendizaje, no slo del espaol tcnico, sinotambin de comunicacin y cultura a varios niveles, dentro y fuera dela universidad. Nuestra meta para la Empresa de Traduccin no hasido la de hacer una traduccin literal, sino de trasladar al papeluna sntesis del proyecto ISD para que fuera ms fcil de traducir asu contexto lingstico y cultural. A pesar de todo empeo, esfuerzo ymotivacin durante estas ltimas 14 semanas, es posible que latraduccin est an en su fase preliminar. Por eso, queremosdisculparnos de antemano. Lo que s esperamos que se evidencie en latraduccin es el concepto importante de la sostenibilidad ambientalde este proyecto. Nuestro deseo ha sido tambin el de fomentar msdilogo y enlaces interculturales como tambin la reciprocidad entrenuestras culturas. Cordialmente, Karinne L. Knutsen

Kelly M. Guzzardo-Plewa

Nicole S. Lopez

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ISD quiere agradecer a las siguientes personas de Santa Cruz,Bolivia por su ayuda y apoyo en cada fase de este proyecto.

Carmen Arias Traductora Don Teodardo Ganadarillos Contratista deperforaciones de suelo Rey Gandarillas Contratista ayudante deperforaciones de suelo Oscar Ortiz Ayudante de Campo Walter EidOrtiz Ayudante de Campo Paul Zelaya Traductor

Gracias tambin a los profesores y a los estudiantes dePolifuncional Calama por todo su apoyo, ideas, bondad, yhospitalidad. Especialmente a

Director Anivar Baya Rocha Director del colegio de la tardeDaphne Secretaria de Polifunctional Calama Mayber Freddy CaballeroCarbajal Representante de los estudiantes de ltimo ao

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IntroduccinDesde 2001, estudiantes de MTU han participado en eldiseo de construccin de varios proyectos en varios pases en vas dedesarrollo. Durante el verano de 2005, dos grupos de estudiantesviajaron a Santa Cruz, Bolivia. Los equipos escogieron proyectosque incluan el diseo de nuevos sistemas spticos. Cada proyecto acabconcentrndose en los colegios de las afueras de la ciudad de SantaCruz. Al principio, las ingenieras de ISD escogieron el colegio,Polifuncional Calama en UV125 y Oscar Ungaza de la Vega en UV127.Despus de mucho anlisis e inspeccin de los cubculos de baos yproblemas asociados con los sistemas spticos, el proyecto se enfocen el colegio Calama. Se lleg a esta determinacin despus deentrevistar a varios profesores y estudiantes del colegio, y derevisar el estado del sistema sptico del colegio.

Los cubculos de bao y el sistema sptico en Calama son anticuadosporque el plan original no tom en cuenta el aumento de la poblacinde estudiantes. Segn los planes de Calama, se supone que habr unaumento del 30% de estudiantes durante los 10 aos prximos. Hay seiscubculos de bao; ninguno funcionaba cuando ISD visit el colegio.Los profesores explicaron que aunque los baos funcionaban, la bombadel agua no estaba prendida y el tazn en el retrete se limpiabamanualmente con baldes de agua cuando necesario, o aproximadamenteuna vez por semana. En la ltima visita era evidente que el sueloalrededor del sistema estaba saturado. Adems de esta saturacin, msdetallada inspeccin del exterior del colegio revel que haba charcosde agua estancada al este y al lado de los cubculos de bao. Sesupona que

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el origen de estos charcos era la escorrenta de agua del piso enlos cubculos de bao, el fregadero, y posible inundacin del tanquesptico.

ISD, despus de evaluar las muchas opciones para sistemasspticos, prepar una recomendacin para el colegio. Tambin, colaborcon los estudiantes de ltimo ao de Calama para incluir jardines enel plan sugerido. Adems de una recomendacin para el sistema sptico,el equipo ISD dise un plan que permitira un incremento del 30% dela poblacin estudiantil en los prximos 10 aos.

En Bolivia, una situacin importante es que mucha gente setraslada del campo a las ciudades y por eso ha habido un aumentoenorme en las ciudades desde 1950. Santa Cruz ha tenido uncrecimiento ms grande que las otras ciudades, y es difcil para loscolegios, como Polifuncional Calama, acomodarse al aumento deestudiantes tan rpidamente como necesitan.

MtodosEl trabajo en el sitio consisti de tres fases o etapas:Primero, se hizo una topografa del patio del colegio, segundo lasperforaciones de suelo con anlisis de suelo y finalmente se hizo unanlisis del agua incluyendo las aguas estancadas.

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Anlisis de suelo Se complet una topografa del plan de sitio deCalama. Esta topografa le dio a ISD la informacin necesaria paracomprender mejor el problema y tratar de solucionarlo. Paraestablecer el nivel fretico y comprender mejor la composicin delsuelo, se hizo una serie de perforaciones de suelo. Un constructorde la ciudad, Don Teodardo Gandarillas, complet las perforacionespara determinar el nivel fretico, que se encontr a aproximadamente3 metros debajo de la superficie. El equipo ISD complet tres otrasperforaciones para determinar qu tipo de suelo existe en el sitio.Se determin despus de una inspeccin visual y sensorial que el sueloconsiste de arcilla fina y roja. La consistenca es tan compactacomo la arcilla que usan los nios para modelar. Anlisis de agua ISDdecidi que sera prudente hacer un anlisis de agua en tres lugaresen Calama para tratar de averiguar si haba contaminantes. Setomaron unas muestras de agua en dos fuentes, una para tomar agua yotra para lavarse las manos. Un lavamanos estaba afuera del bao yel otro estaba al lado de la cerca al norte.

Los resultados del anlisis de agua confirmaron las sospechas quelas aguas estancadas cerca de los baos del colegio tienen altascantidades de contaminacin, materia fecal y Escherichia coli (Ecoli). En cambio, el anlisis del agua del grifo del lavabo indicque no haba contaminacin.

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Debido a estas investigaciones, se concluy que hay que mejorarel sistema sptico de Calama. El sitio en Calama tiene bastanteespacio para acomodar un sistema sptico nuevo, sin embargo, lascaractersticas del sitio limitan algunas opcines segn lasinvestigacines iniciales. Los deseos de los clientes son claros, elcolegio necesita un sistema sptico que funcione con unmantenimiento mnimo y que pueda acomodar un aumento de estudiantesen el futuro.

Los Diseos AlternativosISD examin cinco diseos alternativos parael sitio de Calama y slo uno de ellos es el ms recomendable. Estees el sistema de filtrado de arena con una cmara sptica. El sistemasptico actual no es una alternativa recomendada para el colegio deCalama segn lo que se comenta abajo.

El tpico sistema sptico boliviano El sistema sptico en Calamaconsiste de: una *cmara de sedimentacin, una

cmara sptica, y un pozo ciego. La cmara de sedimentacin permitela recoleccin

de una gran porcin de desechos slidos de las aguas negras antesde que stas entren en la cmara sptica. Entonces, en la cmara spticael efluente se separa en partculas pesadas que caen al fondo de lacmara, y en partculas ligeras y aceitosas que forman una capa en laparte de arriba de la cmara. Este proceso permite que el

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agua clarificada pase al pozo ciego. Del pozo ciego el aguadebera filtrarse en el suelo alrededor del pozo por los agujeros delos muros del pozo (Dibujo 1).

Dibujo 1: Un plan del tpico sistema sptico boliviano (delreporte Septic Design and Master Site Plan of the PolifuncionalCalama School M. Anderson, K. Cornwell y M. Trahan, p11).

El sistema en Calama no funciona porque: El suelo alrededor delpozo ciego es de arcilla que no permite la filtracin de agua, puesel suelo no puede absorber las aguas negras del colegio. El diseodel sistema no toma en cuenta el aumento de estudiantes en elcolegio, y ahora con 2.200 estudiantes el nivel de aguas negras esdemasiado alto para el sistema actual. Faltan recursos suficientespara bombear la cmara sptica como tambin para mantenerla en buenestado. Las ventajas de un tpico sistema sptico bolivianoMateriales fcilmente disponibles

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Diseo simple y sostenible para el sitio Construccin bastantefcil y no requiere mucho espacio Costo mnimo

Las desventajas de un tpico sistema sptico boliviano Agua nofiltra en el suelo de arcilla que existe en Calama Entonces,peligro de contaminacin de agua y suelo Faltan recursos suficientespara bombear la cmara sptica Diseo es demasiado pequeo paraajustarse a una poblacin creciente Hay mal olor cuando no funcionabien

El sistema de filtrado de arena (o vidrio reciclado) En el diseorecomendado para el colegio Calama (no hay solamente un tipo defiltrado de arena) las aguas negras entran por unas tuberas en doscmaras spticas, una del bao de los chicos y una del bao de laschicas. Las cmaras spticas permiten la recoleccin de una porcin deslidos antes de que las aguas pasen por el tanque de alivios. Todoel sistema funcionar por gravedad. Cuando se colme el tanque dealivio, el efluente fluye a la parte de arriba del sistema defiltrado de arena y pasa lentamente por la arena (Dibujo 2). Despusde pasar por la arena, los procedimientos fsicos eliminan losslidos del agua, al mismo tiempo que los procedimientos biolgicoseliminan las partculas solubles. Sin embargo, a pesar de sertratada, el agua que sale al drenaje no es agua potable.

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Debido al clima tropical, un sistema sptico bueno para Calamasera el que pudiera cargar una gran cantidad de aguas negras. ISDrecomienda un sistema de filtrado de arena en la superficie y nosubterrneo porque sera ms fcil de limpiar y mantener.

Dibujo 2: El plan de sistema de filtrado de arena para Calama(del reporte Septic Design and Master Site Plan of thePolifuncional Calama School M. Anderson, K. Cornwell y M. Trahan,p23).

Las ventajas de un sistema sptico de filtrado de arena Usa latecnologa verde El diseo es simple y sostenible para el sitio Laconstruccin es bastante fcil La permeabilidad de arena permite lafiltracin gradual del efluente Hay suficiente espacio paraconstruirlo

Las desventajas de un sistema sptico de filtrado de arena Loscostos de construccin y mantenimiento Requiere frecuentemantenimiento

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Eventualmente la arena se desintegra y necesita reemplazarse Laarena puede atascarse Es necesario que la corriente filtre en elsuelo, o en este caso al drenaje fuera del colegio (al este)

Mantenimiento necesario Despus de tres meses sin lluvia, serecomienda mojar la arena Cada 6 meses, habr que conectar unamanguera de agua al contracorriente del filtrado hasta mojar laparte superior del sistema de filtrado Cada 6 meses, se recomiendarastrillar 8-10 cm de la superficie de la arena Se recomiendalimpiar la superficie de la arena frecuentemente Es mejor no pisarla arena para no comprimirla (por eso funciona la cerca)

Una opcin posible con el sistema de filtrado es usar el vidrioreciclado en vez de arena. Si la arena es difcil de obtener o esmuy cara, se puede utilizar el vidrio, porque tpicamente el vidrioreciclado es ms barato, tiene una permeabilidad igual a la arena yno se atasca como la arena. La ciudad de Santa Cruz cre un programade reciclaje en 2005 y es posible que Calama pueda utilizar estosmateriales en el futuro.

Consideraciones y RecomendacionesAnlisis econmico Unaconsideracin importante para determinar el mejor diseo del sistemasptico para Calama es el costo. Ahora, con el sistema actual, elcolegio no tiene los recursos necesarios para el bombeo frecuentedel sistema. Por lo tanto, ISD analiz las opciones posibles deldiseo tomando en cuenta todos los factores, incluyendo los

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requisitos materiales, los costos asociados de la construccin yel mantenimiento. El sistema de filtrado con el tanque sptico es lamejor opcin basada en el anlisis de costos. El costo calculado noincluye el vidrio reciclado, solamente un filtrado con arena. Elanlisis de costos se complet tambin para el uso continuado delactual sistema sptico, calculando que el sistema requerira elbombeo cada tres meses. El valor neto actual se determin para cadasistema inclusive costos de instalacin y mantenimiento por 20 aos.Se computaron estos costos con un inters del 3%.

Recomendaciones para los diseos de sistema sptico El suelo enCalama es de arcilla impermeable y esto limita las opciones parasistemas spticos en el sitio. Adems, el sistema actual no serecomienda para el uso continuado en el sitio de Calama ya que nofunciona como cuando fue inicialmente instalado. Acta esencialmentecomo un tanque de reserva en pequea escala, contaminando el suelo yel agua subterrnea con aguas negras y arriesgando impactos adversosa la poblacin. Como resultado las opciones posibles incluyen untanque de reserva o diseo de filtrado de arena.

En conclusin, ISD recomienda un sistema de filtrado de arena. Undetalle importante a saber es que el efluente del filtrado de arenase almacenar en un alcantarillado subterrneo y necesitar serconducido por tuberas por un canal de drenaje existente apenas msall de las paredes al este del sitio del colegio. En la situacinpresente, el efluente no filtra en el suelo y por eso debe serllevado por tuberas a este canal de

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drenaje que est localizado en terreno privado; de otro modo elsistema no funcionar como debe. Es muy importante notar que eldiseo del filtrado de la arena depende del uso de este drenaje enel terreno privado, y se deben tomar medidas apropiadas paraasegurar el uso. Este efluente tendr una eliminacin coliformeaproximada de 99%, y tambin habr una reduccin de contaminacin engeneral.

El diseo del filtrado de arena acomodar hasta el 30% decrecimiento dentro de 10 anos y podr durar hasta 20 aos, a condicinde que la arena se reemplace por lo menos cada 5 aos y que loslavabos y tanques spticos se mantengan bien. Los procesosnaturales, como una tormenta, la lluvia y la filtracin de aguasubterrnea, permitirn limpiar el filtrado de arena y preveniratascamiento del filtrado.

Plan general de sitio El plan para disposicin de los variossitios en el colegio pudo fomentarse despus de varias reuniones conel Director, Anivar Baya Rocha, y con los estudiantes de ltimo ao.Este plan incluye las ubicaciones para aulas adicionales, para elsendero prolongado de ladrillo, la pista de voleibol, y la zona deestudio. Incluido tambin es el espacio para el diseo sptico delfiltrado de la arena (Dibujo 3). Cuando ISD recomend el diseosptico del filtrado de arena y el plan general correspondiente sesupona que iba a tomarse en cuenta lo siguiente: o Habr quederribar los baos existentes, vaciar el sistema sptico actual detodo desecho, y llenarlo de arena u otro lleno granular.

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Dibujo 3: El plan sugerido de ISD para Calama con el filtrado dearena, las salas adicionales de clase, la pista de voleibol y lazona de estudio (del reporte de Septic Design and Master Site Planof the Polifuncional Calama School M. Anderson, K. Cornwell y M.Trahan, p24).

o El agua usada de los fregaderos no entrar en el sistema spticoen el sitio. En cambio, este efluente debera utilizarse de lasiguiente manera: Reutilizarlo para regar los jardines Desviarlo aun canal de drenaje al este de las paredes del colegio Desviarlo aun pequeo tanque de reserva

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o Construir los baos con por lo menos 12 lavabos totales, 6 paralos chicos y 6 para las chicas. o Cuando construyan las aulasadicionales, dos nuevas estarn localizadas al norte del muro deeste y otras cuatro en el segundo piso de la estructura actual. oSe debe medir exactamente la distancia de la salida del efluentesubterrneo de filtrado de arena por el drenaje afuera del colegio,para saber las medidas necesarias de tuberas. o Habra que obtenerpermiso para utilizar el drenaje adyacente a la pared del este deCalama para el efluente del filtrado. o Para limpiar fcilmente, laarena del filtrado debe ser destapada y debera construirse unacerca para no dejar entrar ni personas ni animales.

El diseo recomendado del filtrado de la arena no funcionaradecuadamente si la poblacin estudiantil crece ms del proyectado30% dentro de 10 aos. As, mientras el sistema de filtrado de arenaes la mejor opcin por ahora, deberan buscarse alternativas en elfuturo. La solicitud o peticin para incorporar la comunidad deCalama al sistema municipal de alcantarillado es sumamente urgente.El agua estancada alrededor de los baos contiene concentracionesaltas de bacterias que pueden causar enfermedad. El personal y losestudiantes de Calama expuestos a estas condiciones sonsusceptibles a la infeccin, que puede tener impactos econmicos ysanitarios negativos y duraderos.

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ISD recomienda que Calama y su comunidad circundante busqueactivamente incorporarse a la red de alcantarillado municipal deSanta Cruz. Es probable que las aguas negras que ahora saturan elsitio de Calama estn contaminando el agua subterrnea y seanperjudiciales al personal y estudiantes. Se ha completado unestudio (por Consultora CAEN SRL) a favor del proveedor de agua dela comunidad, Cospail. El estudio investiga la opcin de incluir elrea en un sistema sanitario de alcantarillado y plantacorrespondiente de tratamiento de aguas negras. Esta es una solucinideal para tratamiento de las aguas negras en el sitio de Calama.Hay leyes municipales en Santa Cruz que sostienen estarecomendacin: Reglamento Ambiental Municipal (RAM) Para la Gestinde Aguas Residuales y Lodos y Ley No.1333 del Medio Ambiente.Actualmente, la escuela descarga el desecho en el suelo, y Cospailno se ocupa de la descarga de Calama. Ambas situaciones estn enviolacin de la ley municipal.

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GlosarioAguas estancadas charcos de agua posiblementecontaminada. Cmara de sedimentos en un tpico sistema sptico, eltanque por donde pasan las aguas negras de los baos. Permite larecoleccin de slidos (Dibujo 1). Cmara sptica en un tpico sistemasptico, es el segundo tanque para tratar las aguas negras. En elsistema con el filtrado de arena, es el primer tanque donde sealmacenan los slidos (Dibujos 1 y 2). Filtrado de arena el filtradode arena sugerido para Calama consiste de un filtrado en lasuperficie rodeado de una cerca, llena de arena (o vidrioreciclado). Las aguas pasan lentamente entre la arena y cuando saleel filtrado al drenaje son aguas tratadas pero no es agua potable(Dibujo 2). ISD (International Senior Design) – el equipo ingenieroestudiantil de Michigan Technological University. Estudiantes quese especializan en ingeniera civil o ambiental y que en su ltimo aodel programa viajan al extranjero para colaborar en variosproyectos con instituciones en pases en vas de desarrollo. Nivelfretico el lugar preciso donde el suelo se satura completamente conagua. Saturacin proceso por el cual el suelo llega a su punto mximode absorcin. Tanque de alivio un tanque de control de flujo. En elsistema con el filtrado de arena, en lugar del efluente pasardirectamente de la cmara sptica por el filtrado, pasa por el tanquede alivio. Este tanque guarda una cantidad de efluente antes dedescargarlo al filtrado; el filtrado recibe el efluente variasveces y no todo el da. Por lo tanto el filtrado es ms eficaz eneliminar los contaminantes. Con este tanque no se necesita unabomba, pues no falla fcilmente (Dibujo 2). 18

Dibujo 1: Un plan del tpico sistema sptico boliviano (delreporte Septic Design and Master Site Plan of the PolifuncionalCalama School M. Anderson, K. Cornwell y M. Trahan, p11).

Dibujo 2: El plan de sistema de filtrado de arena para Calama(del reporte Septic Design and Master Site Plan of thePolifuncional Calama School M. Anderson, K. Cornwell y M. Trahan,p23).

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Michigan Technological University est localizado en Houghton,Michigan en los estados unidos.

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