Connecting Waterpeople
Contenido premium

Proyecto PROVISUR: una solución pionera en el sur de Lima

Descargar artículo en PDF
Iniciar sesión

Los distritos de Santa María del Mar, San Bartolo, Punta Hermosa y Punta Negra, ubicados al sur de Lima, junto a la carretera Panamericana, han visto cómo la calidad de vida de sus habitantes cambiaba radicalmente. Tedagua ha puesto en servicio y entregado las instalaciones completas del Proyecto PROVISUR, que aúna en un único contrato el diseño, suministros, construcción y puesta en marcha de las instalaciones del ciclo integral del agua, así como la concesión para su explotación durante veinticinco años.

Gracias a la colaboración público-privada entre el Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento, el Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Lima (SEDAPAL) y Tedagua, se han logrado solventar los retos que conlleva un proyecto de semejante magnitud. Tras la aprobación de los permisos pertinentes, Tedagua pudo realizar la ingeniería completa del sistema, su construcción y puesta en servicio.

Publicado en iAgua Magazine 34 - Abril 2021
iAgua Magazine 34

Los componentes de PROVISUR incluyen la toma de agua de mar, una desalinizadora de agua de mar, almacenamiento de agua potable, red de distribución en alta y en baja del agua potable, acometidas domiciliarias, conexiones de saneamiento, red de saneamiento, estaciones de bombeo de aguas residuales, planta depuradora de aguas residuales y emisario submarino.

Debido a que el contrato incluye todos los elementos del ciclo integral del agua para un área tan extensa, se ha realizado una aproximación holística al diseño, adecuando la concepción de cada componente a las necesidades del proyecto.

Gracias a la colaboración público-privada, se han logrado solventar los retos que conlleva un proyecto de semejante magnitud

Los distritos incluidos dentro de este proyecto poseen unas características diferenciales: todas se ubican a lo largo de más de 10 km en la carretera Panamericana Sur, con espectaculares playas y famosas y reconocidas zonas de balneario.

La zona elegida para albergar las instalaciones de tratamiento, así como las obras marinas, es Santa María del Mar. Este distrito está plagado de viviendas para el disfrute de los balnearios de la zona. La integración de las instalaciones de tratamiento en esta zona se diseñó desde el respeto a los usos, minimizando las afecciones visuales, acústicas y de circulación de vehículos.

Tedagua, como actor fundamental del ciclo integral del agua, da un paso más asumiendo una posición de liderazgo en este tipo de proyectos, en los que se construye toda la infraestructura necesaria para la gestión del ciclo del agua, y muestra su capacidad para encarar retos cada vez más exigentes.

El contrato se ha estructurado en tres componentes:

  • Componente A. Consiste en la remodelación temporal de una antigua planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) que daba servicio a la municipalidad de Santa María del Mar, que tenía por objeto permitir el funcionamiento de esta antigua planta mientras se ejecutaba el resto de los componentes del proyecto.
  • Componente B. Incluye la construcción de la estación de desalación de agua de mar, la estación de depuración de aguas residuales, obras marinas y toda la red de distribución de agua potable y de saneamiento. Los caudales de producción de agua potable y de tratamiento de aguas residuales son respectivamente 250 l/s y 135 l/s.
  • Componente C. Comprende la ampliación de la desaladora hasta producir 400 l/s y la PTAR hasta tratar 180 l/s.

El contrato incluye la explotación de las instalaciones de desalación y depuración por veinticinco años.

A continuación, se detalla una descripción de los diferentes componentes de las infraestructuras construidas en el Proyecto PROVISUR.

Captación de agua de mar

La captación de agua de mar se ha realizado mediante un tamiz pasivo tipo Johnson de 5 mm de luz de paso, ubicado a una distancia de 535 metros de la playa de Santa María del Mar y a una profundidad de 17 metros. El diseño del tamiz asegura una reducida velocidad de paso del agua, con el fin de minimizar las afecciones sobre el medio. La limpieza del tamiz se realiza mediante la inyección de aire comprimido a contraflujo.

Desde el tamiz pasivo, el agua discurre por una tubería de polietileno de alta densidad (PEHD) de 1.200 mm de diámetro, instalada sobre el fondo marino en una longitud de 200 metros, hasta que se bifurca en dos tuberías también de PEHD de 560 mm de diámetro que llegan hasta la estación de bombeo, a una distancia de 335 metros. Estos tramos se instalaron mediante perforación dirigida para salvar la zona de baño y evitar afecciones sobre los usos recreacionales.

Estación de bombeo

En el diseño y ejecución de la estación de bombeo de agua de mar, Tedagua desplegó todas las capacidades de ejecución para armonizar la efectividad y seguridad de la instalación con los requerimientos de la zona. Efectivamente, la presión urbanística sobre la primera línea de playa es muy elevada en Santa María, donde no hay parcelas libres. Además, la costa es escarpada en su mayoría. Para asegurar la correcta operación de la instalación, fue necesario ubicarla lo más cerca posible del borde del mar, previendo la menor afectación posible a la población. De ahí que se decidiera construir la estación de bombeo bajo una glorieta y un aparcamiento de vehículos.

Tedagua, como actor fundamental del ciclo integral del agua, da un paso más asumiendo una posición de liderazgo en este tipo de proyectos

La instalación, que incluye cuatro bombas sumergibles, caudalímetro electromagnético, depósitos antiariete, compresor de aire, dosificación química y sala eléctrica con transformadores y tableros eléctricos, se ubica soterrada bajo el vial público. Tiene una entrada de operación, por donde se accede y se introducen los químicos, y una entrada superior desde el aparcamiento para el mantenimiento. La construcción se realizó mediante muros pantalla. Así, se consiguió hacer compatibles los diferentes requerimientos recreacionales y de abastecimiento sobre un mismo espacio, y favorecer la actividad económica de la zona.

Al haber colocado un tamiz pasivo de 5 mm en la toma de mar, se puede operar la estación de bombeo sin necesidad de colocar rejas en los canales de entrada, evitando así las operaciones de extracción de contenedores de residuos y malos olores en la zona recreacional.

Planta desalinizadora

Una de las particularidades de este proyecto es que la desalinizadora comparte parcela con la PTAR. Esto ha permitido al equipo de Tedagua encontrar oportunidades que no hubieran sido posibles situándolas en emplazamientos diferentes. La parcela tiene una superficie de unos 41.000 m2, y se ubica a novecientos metros de la línea de costa.

La línea de tratamiento elegida para este proyecto incluye flotación por aire disuelto (DAF), filtros autolimpiantes, ultrafiltración, ósmosis inversa, inyección de CO2 y lechos de calcita. El diseño se realizó contemplando la producción de dos líneas para satisfacer el Componente B del contrato y una tercera para el Componente C.

El pretratamiento asegura una calidad de agua pretratada muy alta. La flotación por aire disuelto aporta gran confiabilidad de la instalación, que mantiene su operatividad incluso en episodios de marea roja. Previo a la flotación, se dosifica coagulante en línea mediante mezcladores estáticos.

La tecnología de DAF elegida fue KWI, mediante tres líneas, cada una de las cuales cuenta con su cámara de floculación y de flotación. El diseño asegura un tiempo de retención mínimo en el tanque de floculación de doce minutos y una velocidad ascensional máxima de 21 m/h en el tanque de flotación. Tras la flotación, el agua clarificada es almacenada en un depósito a tal fin. El DAF puede ser bypaseado en casos de buena calidad del agua para mejorar la eficiencia energética de la instalación.

Del depósito de agua clarificada toman agua las bombas de recirculación y las bombas de alimentación a ultrafiltración. Las membranas de ultrafiltración están protegidas mediante tres filtros autolimpiantes con elemento filtrante de acero superdúplex y 100 micras de paso.

La ultrafiltración se ubica en el edificio de proceso. Se trata de seis racks con 79 membranas Hydranautics HYDRACAPMAX 80 cada uno. La utilización de ultrafiltración como pretratamiento de la ósmosis inversa asegura una calidad de permeado muy alta, con un índice de ensuciamiento (SDI) muy bajo y un grado de recuperación mayor del 96%. En la ultrafiltración se logra una retirada de todos los sólidos mayores de 0,1 micras utilizando membranas de PVDF con una disposición de filtrado dentro-fuera.

El corazón de la planta está formado por tres líneas de ósmosis inversa, cada una de las cuales es capaz de producir casi 12.000 m3/día de agua permeada, mediante el uso de 96 tubos de presión cargados con ocho membranas SWC5MAX cada uno. La tasa de recuperación de la ósmosis inversa es del 45%.

Tedagua desplegó todas las capacidades de ejecución para armonizar efectividad y seguridad con los requerimientos de la zona

Se ha optado por una configuración con recuperadores de energía de cámara isobárica en cada una de las líneas. Así, el 50% del agua es presurizada mediante cámaras isobáricas reutilizando el 96% de la energía de la salmuera.

La presión necesaria para desalar el agua la aporta un binomio de bombas en serie, con una trabajando al 100% para la presión base y otra controlada por variador de frecuencia para absorber las variaciones de presión requeridas por las condiciones cambiantes de temperatura y salinidad del agua.

La recuperación de energía de los módulos de ósmosis inversa se realiza mediante bloques de diez elementos PX-Q300 de la marca ERI, que aseguran una recuperación de energía superior al 96%. La energía restante para bombear el agua al rack de ósmosis la aporta una bomba booster equipada con variador de frecuencia. Tedagua ha confiado en Hydranautics el suministro de las membranas de ultrafiltración y ósmosis inversa.

Desde el depósito de agua clarificada hasta los depósitos de remineralización, el proceso se realiza sin rotura de carga, fomentando la eficiencia energética y evitando almacenar agua susceptible de ser contaminada.

Tras la ósmosis inversa, el agua ha perdido más del 99% de sales. Para ser apta para el consumo, debe remineralizarse. Para ello, se dispone de un tratamiento de remineralización y adecuación de pH mediante la inyección de dióxido de carbono en la corriente de agua permeada, tras el cual, el agua fluye en modo ascendente a través de un lecho de calcita micronizada. En estos lechos, el agua, cargada con el ácido carbónico del CO2 va disolviendo el carbonato cálcico de la calcita para generar bicarbonatos que aumentan su alcalinidad y reducen la agresividad del fluido. Esto le permite lograr los parámetros de alcalinidad e índice de Langelier requeridos.

Posteriormente, y para lograr la potabilidad del agua, se añade hipoclorito sódico, con lo que se asegura que el agua es apta para el consumo humano, manteniendo sus parámetros higiénico-sanitarios en todo el sistema.

El agua ya potabilizada se almacena en dos depósitos de 5.000 metros cúbicos de capacidad situados dentro del área de la planta. Desde allí, un grupo de bombeo compuesto por tres bombas centrífugas horizontales de 220 kW aporta la energía necesaria para recorrer el sistema de distribución y llegar a los hogares dentro del Proyecto PROVISUR.

Reservorio de agua potable

Tras el bombeo de agua producto, el agua es elevada mediante el citado grupo de bombeo hasta un reservorio ubicado en lo alto de un cerro cercano. Este reservorio, de casi 10.000 m3 de capacidad, construido en dos cámaras de hormigón armado, actúa como reservorio central en la red de distribución de agua potable que integra el sistema PROVISUR.

Red de distribución

Desde el reservorio central, se ha realizado una línea de distribución principal de más de nueve kilómetros de longitud y diámetros entre 400 y 700 mm con tuberías de fundición dúctil clase C-40, con revestimiento interior en mortero de cemento y exteriormente con manga de polietileno. Esta línea principal abastece a cinco sectores principales: Santa María del Mar, San Bartolo, Punta Negra y Punta Hermosa, más un segundo sector en San Bartolo.

Una de las particularidades es que la desalinizadora comparte parcela con la PTAR, lo que ha permitido a Tedagua encontrar oportunidades

La red de distribución está jerarquizada para asegurar una elevada operatividad según los estándares de SEDAPAL, que opera las redes.

A la entrada de cada sector se ha construido una Cámara de Ingreso a Sector (CIS) que incluye, entre otros elementos, válvulas de sectorización, medidor de caudal con bypass, válvulas de cierre, válvulas reductoras de presión en línea principal y en by-pass. Cada CIS es monitoreado y actuado en remoto constantemente desde el SCADA de control de la red.

Cada uno de los sectores se divide en subsectores, que incluyen un máximo de mil conexiones o lotes, cada uno de ellos aislados mediante cámaras de aislamiento, reducción de presión y posibilidad de medición de caudal

Para estas las tuberías se ha utilizado Polietileno de Alta Densidad y PVC, con un diámetro mínimo de 90 mm. La red dispone además de cámaras de venteo, de purga, de reducción de presión, de reducción de velocidad, hidrantes, conexiones domiciliarias, etc., que hacen de esta red un conjunto perfectamente gestionable de acuerdo con los últimos estándares del mercado.

En total, se han construido diecisiete subsectores, con más de 10.500 conexiones y más de 115 km de nuevas tuberías. Respecto a la tecnología de instalación de las tuberías, se ha utilizado zanjas a cielo abierto y método plowing para los nuevos tendidos, y para las renovaciones de redes existentes se han usado tecnologías sin zanja tipo bursting.

Red de saneamiento y estaciones de bombeo

El proyecto PROVISUR incluye una red de saneamiento para dar servicio a los mismos beneficiarios que los de la red de agua potable.

La situación en saneamiento era dispar: Santa María del Mar, San Bartolo y Punta Hermosa contaban con saneamiento y estaciones de tratamiento en diferentes estados de conservación, mientras que Punta Negra carecía completamente de este servicio.

Para adecuar los vertidos y posibilitar la reutilización de parte del agua residual, se ha diseñado y construido una red de saneamiento completa de acuerdo a los criterios de SEDAPAL.

La red de saneamiento se ha estructurado por municipalidades, que vierten sus aguas a un emisor principal que, siguiendo en gran parte el trazado de la Panamericana, lleva las aguas residuales hasta la planta de tratamiento y reutilización.

La red de distribución está jerarquizada para asegurar una elevada operatividad según los estándares de SEDAPAL, que opera las redes

Debido a la orografía del terreno, en gran parte llana y con algunas quebradas, ha sido necesario construir y equipar diecinueve Cámaras de Bombeo de Desagües (CBD) para impulsar las aguas residuales en determinados tramos.

Las diecinueve CBD dan servicio a caudales muy diferentes, marcados por la orografía del terreno, por lo que se han diseñado y ejecutado siguiendo tres modelos diferentes. Todas las CBD se ubican en casetas aisladas, con sistema de tratamiento de olores, pretratamiento con reja automática de acero inoxidable, bombas sumergibles con redundancia, tableros eléctricos y generador de emergencia. Además, todas cuentan con un alivio de seguridad. Este diseño asegura que no se introducen sólidos grandes en la red y evita el impacto sobre el entorno.

Como parte de los trabajos, se han realizado o reparado más de 4.900 conexiones domiciliarias, con más de 121 kilómetros de nuevas tuberías.

Estación de tratamiento y reutilización de agua residual (PTAR)

Todas las aguas residuales se conducen hasta la nueva PTAR. Esta es la única planta de aguas residuales en el mundo construida en la misma parcela que una desalinizadora de agua de mar.

Para afrontar este reto, Tedagua ha primado la seguridad en el suministro de agua potable sobre cualquier otro criterio. Al ser la parcela única y compartida, ha sido posible compartir algunos servicios, lo que redunda en una mayor eficiencia del conjunto.

La PTAR es la única planta de aguas residuales en el mundo construida en la misma parcela que una desalinizadora de agua de mar

Para evitar contaminación cruzada de la PTAR hacia la desalinizadora, se han diseñado en zonas distintas de la misma parcela, aunque compartiendo urbanización. Todos los elementos de la IDAM se ubican en un lado del vial central de la planta de casi quince metros de ancho, mientras que la PTAR se ubica en el lado contrario. La ruta de los camiones de retirada de fango se dirige por otro vial, separado del resto para evitar posibilidades de contaminación.

En cuanto al proceso de tratamiento de la PTAR, se ha construido un pretratamiento con dos líneas de desbaste de gruesos (2x100%) mediante reja automática de 25 mm de luz de paso.

Tras el desbaste de gruesos se ubican dos líneas de tamiz de finos con luz de paso 3 mm, y tras ello, una etapa de desarenado-desengrasado en dos líneas redundantes de desarenador aireado con carro móvil.

Los residuos del desbaste son compactados para aumentar su sequedad antes de verterlos en contenedor para su gestión. Las arenas y grasas son concentradas aparte.

El proceso de pretratamiento se ubica en un edificio cerrado y desodorizado, de modo que se minimizan tanto las afecciones al ambiente como las posibilidades de contaminación con la desalinizadora.

Tras el pretratamiento, el agua residual pasa al tratamiento biológico. Se ha optado en este caso por una tecnología SBR, el ICEAS-ABJ de Xylem. Esta tecnología de reactores por cargas cuenta con las ventajas del SBR, con su alta eficacia y adaptación a la variabilidad en las condiciones del agua, y al mismo tiempo trabaja con alimentación constante a los reactores.

La aireación del reactor biológico es suministrada por 3+1 soplantes de émbolos rotativos ubicadas en una sala cerrada e insonorizada.

Los parámetros analíticos contractuales contemplan una contaminación de entrada de hasta 500 ppm de DBO5, 300 ppm de SST y DQO 1.000 ppm. El efluente de la PTAR tiene la calidad necesaria para ser reutilizado para riego y bebidas de animales de acuerdo al DS 002-2008 MINAM, categoría 3.

El diseño de los difusores submarinos asegura el cumplimiento de los requerimientos legales y la no afección al medio marino

Para lograr esta calidad, se ha incluido una etapa de cloración con hipoclorito sódico, con un laberinto de cloración que asegura un tiempo de contacto siempre mayor de veinte minutos, actuando además como depósito de laminación previo al tratamiento terciario. Este se lleva a cabo mediante dos filtros de discos con un grado de filtración de diez micras.

Dado que los últimos tramos de los emisores son mediante bombeo desde CBD, se ha utilizado este hecho para crear una instalación de depuración por gravedad, de forma que el agua residual no sufre ningún bombeo desde su entrada hasta la salida tras el filtro de discos y posterior vertido. Esto se ha logrado tras un exhaustivo trabajo de diseño hidráulico, para optimizar toda la energía suministrada al sistema.

El vertido de la PTAR es recogido en un tanque previo a su disposición oceánica. De este tanque se puede tomar el agua para reúso, ya que cumple con todos los parámetros.

Los fangos en exceso producidos en el tratamiento biológico están totalmente estabilizados, con una edad mayor de 10,5 días en todos los casos, por lo que se bombean hacia dos espesadores por gravedad de doce metros de diámetro, donde alcanzan una sequedad del 3% antes de su extracción. Los espesadores están cubiertos y desodorizados para minimizar el impacto sobre el entorno.

El fango es finalmente deshidratado en dos centrífugas de 10 m3/h de caudal unitario, ubicadas en una sala cerrada y desodorizada dentro del edificio de la PTAR, y posteriormente es almacenado en una tolva para su extracción con camión.

Emisario submarino

Otra particularidad más del proyecto es que el emisario submarino es único para la PTAR y la desalinizadora.

Desde la planta, donde se unen los vertidos de PTAR y desaladora, se dirige el vertido por una traza paralela a la tubería de toma de agua de mar hasta la playa de Santa María del Mar, desde donde se colocaron dos tuberías paralelas de DN560 mediante perforación dirigida, con una longitud de 362 metros. Una vez salvado el tramo de uso recreacional, el emisario continúa con una tubería de PEAD de DN900, apoyada sobre el lecho marino en una distancia de setecientos metros hasta los difusores.

En conclusión, con la ejecución del proyecto PROVISUR se ha logrado aumentar la calidad de vida de los habitantes afectados

La cámara de carga del emisario se ubica en la zona de la PTAR, y en ella desembocan tanto el rebose de la cámara de reutilización como la salmuera de la planta desalinizadora. Esta mezcla previa al vertido logra varias ventajas ambientales:

Sobre el efluente de la PTAR: la elevada salinidad de la salmuera ejerce una acción biocida sobre los posibles microorganismos presentes en el vertido.

Sobre la salmuera: el efluente de baja salinidad de la PTAR diluye la alta salinidad de la salmuera, evitando la posible afección sobre el medio marino de una descarga de elevada salinidad. Además, al rebajar la salinidad de la mezcla, la densidad también se ve rebajada y el vertido tiende a diluirse mucho más rápido en el medio.

Pese a todas estas ventajas, el diseño del emisario se ha realizado sin tenerlas en cuenta, posicionándonos siempre del lado de la seguridad para evitar cualquier afección sobre el medio marino, teniendo en cuenta además que es una zona con aprovechamiento recreativo y piscícola.

En Tedagua tenemos en cuenta que uno de los factores determinantes en este tipo de infraestructuras es la afección sobre el medioambiente de los vertidos, y uno de los pilares de nuestra forma de actuar, consagrado en la Política de Gestión Ambiental del Grupo Cobra, es el respecto por el medioambiente.

Por todo ello, el diseño de los difusores submarinos asegura el cumplimiento de los requerimientos legales y la no afección al medio marino en cualquier escenario de diseño. Para lograrlo, se han desarrollado multitud de simulaciones de dilución en campo cercano y lejano, teniendo en cuenta los parámetros de oleaje, mareas y clima marítimo de la zona. Durante la redacción del proyecto, se realizaron varias campañas de campo para recabar datos con los que alimentar los modelos hidráulicos.

En conclusión, con la ejecución del proyecto PROVISUR se ha logrado aumentar la calidad de vida de los habitantes afectados dando un suministro y saneamiento fiable y de calidad, al tiempo de asegurar la protección al medio ambiente y la actividad económica de la zona.