Diagnóstico y plan de mejoras de la red de saneamiento de Peña Blanca, Cortés, Honduras

Abstract

[EN] The present Master Thesis Project has as main objective to design a unified network of collectors to the city of Peña Blanca, due to the fact that there is currently no system of wastewater and rainwater collection. Through the municipality of the city has obtained a first design of the drainage network, which has been the starting point for the diagnosis of the current situation. Subsequently is there will be two performances improvement to the initial network due to the new expansion areas.

The first two chapters of this thesis present a general approach of the study area, detailing the most important aspects that characterize the city as be the location, climatology, social, economical, and demographic situation and in addition the studies that have been done up to now referring specifically to the issue of sanitation in the city. The third chapter shows the collection of baseline data and the hydraulic criteria proposed by the National Autonomous Service of Aqueducts and Sewer Systems of Honduras (SANAA), which were the guidelines for the diagnosis and the alternative approach of improvements.

The fourth chapter refers to the method of calculation that was used to perform the mathematical simulation model that will represent the current and the future scenario of the sewerage network. The tool that has been used was Stormwater Management Model SWMM 5.1., which allows the joint evaluation of the urban runoff and wastewater through the introduction of hydrological and hydraulic parameters. The fifth chapter focuses on the analysis and diagnosis of the initial network of collectors. There were made several simulations in which was identified that the sewer collection system works in dry time under the introduction of wastewater, however when was introduce a design of a 20 years storm of two hours duration with intervals of 10 minutes the network collapses generating flood throughout the system. In the sixth and seventh chapter develops the stage of approaches to solutions which intend, according to the new expansion areas, propose two designs to the future network of collectos for the year 2035.

The first proposal consists in the design of a single primary manifold that pretend to collect all the waters of the four sectors in which it was divided the city for then to be poured to a water treatment plant under the network. It was identified that the network worked in critical regime, this due to the topography of the network showed outstanding high producing speeds up to 14 m/s, so that its design was performed through the simulation tool HEC-RAS. The second proposal focuses on the design of stormwater tank developed basically with environmental criteria, with the objective of avoiding the dumping of pollutants to the receiving medium during rain events, i.e. retain the first runoff. These tanks are placed in the final part of each sector and its predimensioning was developed from a series of historical data of rainfall in the period 2010-2015 using the method of the ratio of events held, which establishes the relationship between the volume of each tank with respect to the total area of each basin and the efficiency possible.

Finally in chapter eight presents the detail of economic estimation for each of the two proposals, where the choice of any of them for implementation will depend on the current needs of the city without leaving to one side the forecast future.

[ES] El presente Trabajo de Fin de Máster tiene como objetivo principal realizar el diseño de una red unitaria de colectores a la ciudad de Peña Blanca, ya que actualmente no existe un sistema de recolección de aguas residuales y pluviales. A través de la municipalidad de la ciudad se ha obtenido un primer diseño de la red de saneamiento, el cual ha sido el punto de partida para realizar el diagnóstico de la situación actual. Posteriormente se presentarán dos actuaciones de mejora a la red inicial producto de las nuevas zonas de expansión.

Los primeros dos capítulos de esta tesina presentan un enfoque general de la zona de estudio, detallando los aspectos más importantes que caracterizan a la ciudad como ser su ubicación, climatología, aspectos socio-económicos y demográficos y además los estudios que se han realizado con respecto al saneamiento hasta la actualidad. El tercer capítulo muestra la recolección de datos de partida y los criterios hidráulicos propuestos por el Servicio Autónomo Nacional de Acueductos y Alcantarillados de Honduras (SANAA), los cuales fueron las directrices para la realización del diagnóstico y el planteamiento de alternativas de mejoras.

El cuarto capítulo hace referencia al método de cálculo que fue empleado para realizar el modelo matemático de simulación que representará a los escenarios actual y futuro de la red de alcantarillado sanitario. Se ha empleado la herramienta ¿Stormwater Management Model SWMM 5.1¿ (Modelo de gestión de aguas pluviales), el cual permite realizar la evaluación conjunta de la escorrentía superficial urbana y las aguas residuales mediante la introducción de parámetros hidrológicos e hidráulicos.

El quinto capítulo se centra en el análisis y diagnóstico de la red inicial de colectores. Se realizaron varias simulaciones sobre las que se identificó que el sistema de colectores funciona en tiempo seco bajo la recolección de aguas residuales, no obstante al introducirle una tormenta de diseño de 20 años la red colapsa generando inundaciones. En el sexto y séptimo capítulo se desarrolla la etapa del planteamiento de soluciones las cuales pretenden, según las nuevas zonas de expansión, proponer dos diseños a la nueva red de colectores futura para el año 2035.

La primer propuesta consiste en el diseño de un solo colector principal que sea capaz de recolectar todas las aguas de los cuatro sectores en los que fue divida la ciudad para luego ser vertidos a una planta de tratamiento aguas abajo de la red. Se identificó que la red funcionaba en régimen crítico, esto debido a que la topografía de la red mostraba pendientes elevadas produciendo velocidades hasta de 14 m/s, por lo que su diseño se realizó mediante la herramienta de simulación HEC-RAS.

La segunda propuesta se centra en el diseño de tanques de tormenta desarrollados básicamente con criterios medioambientales, con el objetivo de evitar el vertido de contaminantes al medio receptor durante sucesos de lluvia, es decir, retener la primera escorrentía. Estos tanques se ubicarán en la parte final de cada sector y su predimensionamiento fue desarrollado a partir de una serie de datos históricos de precipitaciones del periodo 2010-2015 utilizando el método del ratio de eventos retenidos, el cual establece la relación entre el volumen de cada depósito con respecto al área total de cada cuenca y la eficiencia eventual.

Finalmente en el capítulo ocho se presenta el detalle de la valoración económica para cada una de las dos propuestas de mejoras, en donde la elección de alguna de ellas para su ejecución dependerá de las necesidades actuales de la ciudad sin dejar a un lado la previsión futura.