Estudio De Prefactibilidad Sistema De Saneamiento De La Ciudad De Bluefields

Estudio de Prefactibilidad Sistema de Saneamiento de la Ciudad de Bluefields

1.0 Introducción

1.1 Antecedentes

Con el objetivo de solucionar el problema de saneamiento de la Ciudad de Bluefields se realizaron dos estudios de factibilidad titulados “Factibilidad Técnica de Recolección de las Aguas Residuales de la Ciudad de Bluefields – Enero 2001” y “Estudio de Factibilidad del Tratamiento de las Aguas Residuales Bluefields, Nicaragua Agosto 2002”. Estos estudios concluyeron lo siguiente:

• La Ciudad de Bluefields está ubicada en las orillas de la bahía del mismo nombre, cuerpo de agua que es utilizado extensivamente por la población en sus actividades comerciales, industriales y sociales. Esto ha hecho que la población se haya desarrollado de este a oeste utilizando los terrenos mas cercanos a la bahía.

• La topografía de la ciudad es accidentada ya que es atravesada por cuatro quebradas o caños de considerable dimensión que dividen a la ciudad en cuatro cuencas de drenaje.

• El crecimiento de la población se ha desarrollado entre las quebradas, habiendo pocos espacios disponibles para la construcción de sistemas independientes de tratamiento de aguas residuales de bajo costo.

• La solución propuesta de tratamiento consistió en un sitio único ubicado al sur de la ciudad. Las aguas serían recolectadas por un sistema de alcantarillado sanitario y bombeadas al sitio de tratamiento.

• El sitio de tratamiento consistió en lagunas de estabilización. Esta tecnología fue seleccionada por su bajo costo de construcción y de operación y mantenimiento en comparación con las otras alternativas analizadas.

• El sistema de colección propuesto consistió en alcantarillado convencional para el centro urbano de la ciudad y alcantarillado simplificado para el resto de la ciudad.

A pesar de las ventajas de la solución propuesta de un solo sitio de tratamiento, ENACAL y ACDI solicitaron el análisis a nivel de prefactiblidad de un sistema de saneamiento para la Ciudad de Bluefields que considere varios sistemas de colección y tratamiento.

El objetivo de este nuevo enfoque es el de separar las cuencas de drenaje por medio de sistemas de recolección para cada cuenca. El tratamiento se realizaría en terrenos cercanos al punto de recolección final. Algunas de las implicaciones de esta propuesta de análisis son los siguientes:

• Debido a la poca disponibilidad de terreno se requeriría bombeo del punto de recolección final de las aguas residuales a los sitios de tratamiento. Este bombeo se hace necesario ya que no existen terrenos en las cercanías de la bahía que es donde se concentran las aguas residuales de la ciudad.

• El área disponible de los terrenos existentes es relativamente poca lo que obliga a sistemas de tratamiento compactos o convencionales.

El presente documento es presenta los estudios realizados y los resultados del sistema de saneamiento por cuenca de la Ciudad de Bluefields.

1.2 Situación Existente:

La Ciudad de Bluefields está ubicada al este de Nicaragua en la Región Autónoma del Atlántico Sur (RAAS), a orillas la laguna o bahía de Bluefields que sirve de desembocadura al río Escondido. La ciudad está ubicada cerca del puerto marítimo El Bluff y en la zona de mayor explotación pesquera del país.

A pesar de ser una de las ciudades mas importantes de la zona oriental del país, Bluefields no posee un sistema de alcantarillado sanitario y por lo tanto no posee un sistema de tratamiento de las aguas residuales. Los desechos domésticos generados por la población de 37,500 habitantes en el año 2000 consisten en letrinas y tanques sépticos con sistemas de infiltración ineficientes por las condiciones arcillosas del terreno. La cercanía a la bahía hace que ésta sea receptora final de las aguas residuales que eventualmente rebozan de los sistemas existentes individuales. La falta de un sistema de colección de las aguas residuales y las corrientes superficiales no solamente constituye un riesgo para la salud sino que también afecta negativamente las condiciones estéticas de la ciudad afectando su potencial turístico y desarrollo económico. La construcción de pozos someros en toda la ciudad aumenta el riesgo de contaminación y la propagación de enfermedades transmisibles a través del agua.

La mayoría de las industrias descargan directamente a la bahía sin tratamiento incluyendo al matadero municipal, la tenería ubicada en Pancasán y algunas plantas procesadoras de pescado (Pesca Fresca, el Limar, etc.).

La laguna o bahía de Bluefields posee algunas características únicas. Es el cuerpo receptor de las aguas del río Escondido y río Kukra y su salinidad varía de 0 % durante la estación lluviosa a mas de 20 % durante la estación seca. Esto se debe a que la bahía posee influencia oceánica a través de dos estrechos, uno ubicado frente al poblado del Bluff y el otro al sur conocido como estrecho Horne Sound. La extensión superficial de la bahía es de aproximadamente 176 km2. La bahía posee alta turbidez y altos porcentajes de sólidos suspendidos debido al drenaje de suelos arcillosos. Además, la existencia de humedales en la cuenca de la bahía contribuye a depósitos orgánicos que forman parte de los sedimentos. La bahía es especialmente sensitiva a las variaciones de oxígeno disuelto. La contribución de materia orgánica durante la época lluviosa y el mezclado de los depósitos orgánicos en el fondo de la bahía producen bajos niveles de oxígeno disuelto parte del año. La profundidad promedio de la bahía es menor de 2 m, lo que limita la posibilidad de emisarios o descargas submarinas.

En conclusión la situación existente de las condiciones sanitarias de la Ciudad de Bluefields es deplorable y la ciudad necesita un sistema seguro de recolección y tratamiento de aguas residuales.

1.3 Aspectos Geomorfológicos y Climatológicos

La ciudad de Bluefields se encuentra en la planicie costera del Atlántico a orillas de la Bahía del mismo nombre. Desde el punto de vista de soluciones sanitarias de disposición de aguas negras la ciudad es atravesada por cuatro ríos o quebradas naturales los cuales son: Caño Miller, de 2 km de longitud, Caño Gunboat, de 4 km de longitud, Caño Muerto de 5.1 km de longitud y Caño Fátima, de 1 km de longitud. Algunos de estos caños poseen afluentes de manera que la ciudad se encuentra dividida en cuatro cuencas principales y al menos 6 subcuencas secundarias. Las pendientes laterales de las quebradas varían de entre 5 a 15 % hasta pendientes casi verticales. En general las cuatro quebradas principales poseen un área transversal de considerable extensión lo cual ha dado lugar a la creación de asentamientos. Los aspectos geomorfológicos definen y limitan al mismo tiempo el trazado del alcantarillado sanitario.

La climatología de la ciudad de Bluefields es clasificada como tropical lluviosa. Durante el período de 1977-1988 según datos recabados por INETER la temperatura promedio fue de 26 oC, una precipitación promedio de 4,208 mm/año y evaporación promedio de 1,186 mm/año. Se observa que la precipitación es mayor que la evaporación por un factor de aproximadamente 4. El mes con mayor precipitación es julio con valores máximos de 1500 mm y valor promedio de 819 mm.

El mes con menor temperatura es enero, con una temperatura promedio de 25 oC con un valor mínimo absoluto de 22.8 oC para el mes de enero de 1984.

Los suelos en la ciudad y alrededores son predominantemente arcillosos con características expansivas cuando se humedece.

La climatología afecta en variadas formas los procesos de tratamiento de aguas residuales como se discutirá mas adelante.

1.4 Estructura Urbana de la Ciudad

La ciudad está formada por 17 barrios distribuidos en una extensión de 462 Ha con densidades de población entre 85 a 305 hab/Ha (Ver Cuadro 4.1 Memorando Técnico No. MT100-01. Guía de Uso de Suelos, Noviembre 2000).

La ciudad está formada por cuatro zonas urbanísticas:

Zona de Trama Regular, caracterizada por cuadrículas en bloques con calles y avenidas tradicionales incluyendo el centro histórico. Esta zona está formada por los barrios Tres Cruces, Central, Teodoro Martínez y una parte del barrio de Nueva York y Santa Rosa.

Zona de Trama Irregular Densa, la cual es una combinación de trama regular externa y una vinculación interna irregular. En este tipo de trama existe un denso agrupamiento habitacional dentro de las cuadras con callejones de intercomunicación los cuales a veces están bien definidos pero en otros casos no existen cuadrículas peatonales definidas. La situación sanitaria en dichos barrios es deprimente en lo que respecta a agua potable, letrinas, basura y condiciones higiénicas.

Zonas de Trama Irregular no Consolidada, constituido por un crecimiento desordenado de viviendas a orillas de los caminos de acceso y caminos vecinales.

Zonas sin Trama Vial constituido por barrios que han crecido a orillas de los ríos y quebradas y a la orilla de la zona ribereña de la Bahía.

La distribución de caseríos internos con callejones se observa a todos los niveles con excepción de las zonas con tramo regular, y aun en estas zonas existen algunas casas dentro de las cuadras.

1.5 Aspectos Socioeconómicos y Soluciones Sanitarias

Los aspectos socioeconómicos están ampliamente cubiertos en otros Memorando técnicos por lo que en esta sección solamente se orientará este aspecto hacia las soluciones sanitarias.

Las soluciones sanitarias de la Ciudad de Bluefields deben ser consideradas con una visión integral que incluya consideraciones económicas, sociales, de salubridad, culturales y estéticas.

La actividad económica de la ciudad se desenvuelve alrededor de la bahía donde se encuentran los aserríos, las plantas procesadoras de pescado, el matadero, el mercado y los muelles. La mayoría de los productos entran y salen por la bahía incluyendo los productos del comercio y de la industria. La actividad en el cuerpo de agua no solo se limita a las empresas industriales sino también a la pesca artesanal y transporte menor. Lo anterior ha hecho que un buen sector de la población se establezca en la zona ribereña de la bahía produciendo grandes problemas de contaminación a la misma y grandes problemas de insalubridad a la población pobre que vive prácticamente sobre la bahía.

En general la población está bastante consciente del problema sanitario debido en parte a que las condiciones de insalubridad le dan un aspecto negativo a la ciudad y en segundo lugar debido a la labor de organismos gubernamentales y no gubernamentales que han estado trabajando con grupos focales de la población. En las encuestas realizadas para determinar la disposición a pagar el 96.7 % de los encuestados señalaron como prioridad No. 1 ó 2 el abastecimiento de agua potable y el 85.3 % el servicio de alcantarillado. La mayoría de la población rechaza la letrina como solución. Se considera que el proyecto de saneamiento no solamente contribuirá al mejoramiento del nivel de vida de la población sino que le dará a Bluefields un reconocimiento como de una verdadera ciudad. Otros organismos consideran que con el proyecto se reivindicará el derecho de la ciudad a optar por sistemas sanitarios compatibles con el tamaño de la ciudad.

La mayoría de los grupos influyentes (organismos no gubernamentales, gubernamentales, Alcaldía, Gobernación, etc.) consideran el componente educativo y de involucramiento local como importante para el buen éxito del proyecto.

Las condiciones económicas de la población a ser beneficiada varían de extrema pobreza a zonas residenciales de medianos y altos recursos. Independiente de las condiciones económicas la mayor parte de la población tiene la disposición de pagar si se les brinda una solución aceptable. (Ver Informe Memorando Técnico No. MT 300-01 “Viabilidad Socio Económica del Saneamiento de la Ciudad de Bluefields”.) Sin embargo se reconocen sectores de la población con altos niveles de pobreza y con las peores condiciones sanitarias. Esta población se ubica en el fondo de las quebradas y ríos, en zonas de inundación costera y en los farallones de la ribera de la bahía. Un sector de la población posee casas flotantes sobre la bahía con letrinas flotantes o colgantes. En general existen opiniones variadas para las viviendas ubicadas en zonas de inundación o para barrios costeros con densidades de población tan altas, que independiente de las soluciones sanitarias propuestas, siempre existirán condiciones antihigiénicas favorables a la transmisión de enfermedades.

En general cualquier solución sanitaria propuesta tiene como objetivo el mejoramiento de las condiciones de las viviendas, de la ciudad y de la bahía. Idealmente los sistemas propuestos deben cubrir todos los sectores de la población a un costo económico razonable asegurándose al mismo tiempo la buena operación del sistema por los usuarios.

2.0 Definición de Cuencas de Drenaje y Sitios de Tratamiento

Utilizando los mapas topográficos disponibles y la imagen de satélite se dividió la Ciudad en tres cuencas de drenaje tal como se muestra en la Figura 1. Estas cuencas se denominan, Cuenca 1 ó Cuenca Sur, Cuenca 2 ó Cuenca Central y Cuenca 3 ó Cuenca Norte. Las características de estas cuencas se presentan a continuación:

La Cuenca 1 contiene los barrios de Canal, San Pedro, Santa Rosa, Punta Fría, Pointeen y Teodoro Martínez y parte de los barrios de Beholdeen, Nueva York, Tres Cruces y San Mateo. El área de la cuenca es de aproximadamente 308 ha. Las aguas recolectadas de la cuenca descargarían en el Caño Muerto.

La Cuenca 2 contiene los barrios de Old Bank y Ricardo Morales y parte de los barrios de Beholdeen, Nueva York, Tres Cruces, San Mateo, Pancasan y 19 de Julio. El área de la cuenca es de aproximadamente 149 ha. Las aguas recolectadas de la cuenca descargarían en el Caño Gunboat.

La Cuenca 3 contiene los barrios de Blue Hills y parte de los barrios de Pancasan y 19 de Julio. El área de la cuenca es de aproximadamente 224 ha. Las aguas recolectadas de la cuenca descargarían en el Caño Miller.

Basado en las cuencas de drenaje se realizó un estudio de los posibles sitios de tratamiento. Inicialmente se ubicaron los predios vacíos en la imagen de satélite de la Ciudad de Bluefields, después se realizaron dos visitas de campo del 14 al 16 de Diciembre de 2001 y del 4 al 6 de Marzo del año en curso. La Figura 1 muestra los resultados de dicha de visita. Un resumen de los sitios se detalla en el Cuadro 1.

Cuadro 1. Posibles Sitios de Tratamiento

Sitio Ubicación Viviendas Afectadas Cuenca Area Estimada (M2) Coorden. Norte Coorden. Este Observaciones

1 Sur del Caño Muerto 13 1 29,400 1328028 198556 Urbanización en progrese por BIMUNICSA

2 Norte del Caño Muerto 0 1 55,165 1328259 198364

3 Bo. Fátima 30 1 6,987 1328599 198974 Zona inundable y con muchas viviendas

4 Norte de Tanque Pancasán 2 3 6,924 Sitio con mucha pendiente y accidentado

5 Campo de Baseball oeste Tanque Pancasán 0 3 29,250 Campo de baseball rústico

6 Desembocadura Caño Miller 0 3 107,716 Humedal Caño Miller y zona de reserva

7 Desembocadura Caño Gunboat 3 2 4,0022 Humedal Caño Gunboat, poca área de terreno

8 Sur Estadio Old Bank 8 2 6,350 1329799 199254 Zona inundable, poca área de terreno

9 Sur del Puente Pancasán 2 2 3,671 Poca área de terreno

10 Rastro Municipal 10 2 2,964 1328635 199266 Existe cementerio con 3 tumbas, poca área de terreno

11 Norte Puente 19 de Julio 10 2 6,200 1330049 198931 Zona inundable en cuenca de Caño Gunboat

12 Sur de Puente 19 de Julio 10 2 10,772 1329824 199042

Se observa que se localizaron 3 posibles sitios para las cuencas 1 y 3. Para la cuenca 2 se localizaron 6 posibles sitios. La mayoría de los sitios poseen desventajas obvias como se observa en el cuadro anterior. Los sitios seleccionados fueron los siguientes:

Cuenca 1: Sitio 2 ubicado al norte del Caño Muerto. Este sitio posee las siguientes ventajas:

• Está relativamente cerca del sitio de la estación de bombeo a ubicarse a orillas del Puente del Caño Muerto

• No se afectan viviendas

• Posee área de terreno suficiente tanto para plantas compactas como para plantas convencionales

• Fácil acceso

Cuenca 2: Sitio 12 ubicado al sur del Puente 19 de Julio. A pesar que la escogencia de este sitio implica la afectación de 10 viviendas, es el único sitio con área suficiente en la cuenca central. El resto de los sitios o son de poca área o están ubicados en zonas inundables.

Cuenca 3: Sitio 5 ubicado en un campo de baseball al oeste del tanque Pancasán. Este sitio posee las siguientes ventajas:

• Está relativamente cerca del sitio de la estación de bombeo a ubicarse a orillas del Puente del Caño Miller

• No se afectan viviendas

• Posee área de terreno suficiente tanto para plantas compactas como para plantas convencionales

• Fácil acceso

• Relativamente aislado de la población

3.0 Proyecciones de Población

Las proyecciones de población y estimaciones de caudales se basaron en los siguientes documentos:

• Memorandum Técnico No. MT 100-07 “Informe de Proyecciones de Población y de la Demanda. Agosto 2000”.

• Memorandum Técnico No. MT 100-01 “Guía de Uso de Suelo de la Ciudad de Bluefields Noviembre 2000”. Específicamente las Cuadros 4.1, 4.2 y 4.3 y los Mapas 5, 6, 7, 9, 10 y 11. La información resumida en dichas Cuadros y mapas presentan las condiciones de uso de suelo y densidades poblacionales actuales y áreas de uso de suelo proyectadas para los horizontes de diseño. Utilizando esta información se proyectaron las densidades y uso del suelo para el año 2014 y 2024.

• Memoradum Técnico No. 300-04: Factibilidad Técnica de Recolección de las Aguas Residuales de la Ciudad de Bluefields – Enero 2001.

• Memorandum Técnico No. 300-06 Estudio de Factibilidad del Tratamiento de las Aguas Residuales Bluefields, Nicaragua Agosto 2002.

La propuesta de expansión y uso futuro del suelo urbano de la Ciudad de Bluefields se define en el Capítulo 5 del Memorando Técnico No MT 100-01 Guía de Uso de Suelo de la Ciudad de Bluefields, mostrado en la Figura 11 del mismo Informe. El Cuadro 2 extraído del Informe, muestra que el uso actual de suelo es de 496.54 ha, se espera un incremento de 195.11 ha para el año 2014 y un incremento de 224.5 ha para el año 2024, para un total de 820.93 Ha.

Cuadro 2. Consolidado de Demanda Proyectada de Suelo Urbano.

Uso y destino Existe has Demanda adicional Demanda

Total

2000 2014 2024

Habitacional 263.74 11.73 142.54 158.70 576.71

Parques 2.07 1.87 2.71 3.02 9.67

Areas deportivas 2.73 0.08 1.00 1.11 4.92

Administrativo 44.99 3.82 0.2 1.00 50.01

Salud 1.65 0.4 0.225 0.225 2.50

Educación 15.87 1 17.36 19.49 53.72

Comercial 9.36 3.5 5.0 5.6 23.40

Industria 7.25 1.00 4.28 4.76 17.29

Uso mixto 3.48 0.15 1.85 2.06 7.55

No ocupado 143.84

Vialidad 25.00 1.64 19.96 28.57 75.16

No determinado 1.56

Total 496.54 25.19 195.11 224.50 820.93

Se propone una estrategia de crecimiento en el cual en una primera fase de desarrollo se utilizarán las áreas de suelo urbano disponibles dentro del límite urbano actual. Como un segundo paso se considera el desarrollo de la Zona Norte (Loma Fresca y Blue Hills). En esta área se propone reubicar la población de los barrios sujetos a inundación que incluye a Canal, parte de Fátima y parte de Punta Fría. Las fases posteriores consideran el desarrollo de las unidades Residenciales Oeste y Sur.

Las áreas de desarrollo para el horizonte de diseño 2014 se encuentran delimitadas por barreras naturales como son las líneas divisorias de las cuencas y/o la trayectoria de los caños. De manera que la población y crecimiento urbano después del año 2014 se desarrollará al oeste de la Ciudad en cuencas separadas.

Por lo anterior, el uso futuro de áreas después del 2014 se considera fuera de las cuencas de los sistemas de alcantarillado propuestos para el primer horizonte de diseño. Estas áreas tributarias futuras serán recolectadas con sistemas separados y las aguas residuales tratadas en sistemas independientes.

El procedimiento para determinar la población y las áreas tributarias se define a continuación:

• Primeramente se definieron las cuencas utilizando los mapas topográficos tal como se describió en la sección anterior. Esta información se digitó utilizando AutoCad.

• Se superpuso el mapa topográfico con las cuencas y el mapa con la densidad por barrio para los años 2014 y 2024.

• Se estimaron las áreas por densidad para cada cuenca.

• Basado en las áreas por uso de suelo y conociendo las densidades se determinó la población tributaria por cuenca.

Los Cuadros 3, y 4 presentan las proyecciones de uso de suelo y densidades de los barrios de la Ciudad de Bluefields para los años 2,000, 2014 y 2024.

El Cuadro 3 se realizó con las siguientes asunciones:

• La población de las zonas inundables se reubicará en la zona norte o BlueHills.

• El 10% de la población esta fuera de la cuenca y corresponde a viviendas en caminos rurales o inaccesibles.

El Cuadro 4 se realizó con las siguientes asunciones:

• No se incluyeron las Unidades Residenciales UR-Sur, UR-Oeste y UR-SurAeropuerto ya que como se explicó anteriormente están fuera de las cuencas consideradas en el informe. Estas Unidades Residenciales constituyen sistemas separados que tendrán que diseñarse y construirse después del año 2014 y dependiendo del crecimiento real de la población.

• El 10% de la población está fuera de la cuenca y corresponde a viviendas en caminos rurales o inaccesibles.

Cuadro 3. Población, Área y Densidad Poblacional Años 2000 y 2014

2000 2014

Barrio Población Densidad No Area Area Población Densidad 2014

2000 hab/ha Viviendas ha Adicional (hab/ha)

Blue Hills/Canal 1187 12.31 264 97.40 49.0 7403 50.56

Canal 1430 170.41 218 8.16 143 17.52

Beholdeen 2168 120.84 383 18.31 2168 118.41

Old Bank 1813 118.24 301 16.25 1813 111.57

San Pedro 1895 58.21 352 34.23 49.0 5220 62.72

Santa Rosa 5033 83.78 879 59.78 9.0 7808 113.52

Central 1590 97.37 315 16.70 2098 125.63

Nueva York 1365 92.99 225 16.02 1801 112.43

Punta Fría 2376 172.18 418 13.30 1901 142.92

Tres Cruces 847 105.88 144 7.88 1118 141.83

San Mateo 3891 105.07 635 37.90 29.0 7139 106.71

Fátima 4434 116.20 708 39.87 3104 77.85

Pancasán 3555 71.29 586 51.82 10.0 5877 95.07

19 de Julio 2967 101.37 463 29.36 49.0 6788 86.62

Ricardo Morales 2103 151.76 357 15.79 2590 164.05

Pointeen 733 199.30 127 3.61 903 250.10

Teodoro Martínez 1967 304.48 329 6.59 1967 298.48

Subtotal 39354 83.21 6704 472.97 195.00 59840 89.59

Población Fuera de Cuenca 6639

Zonas Inundables % 3092.4

Canal 90 1287

Fátima 30 1330.2

Punta Fría 20 475

Total 66479

Cuadro 4. Población, Área y Densidad Poblacional Año 2024

Barrio Area Area Población Población Densidad

Adicional Total Área Nueva (hab/ha)

Blue Hills 2.0 148 100 10923 73.60

Canal 8 143 17.52

Beholdeen 18 2168 118.41

Old Bank 16 1813 111.57

San Pedro 2.0 85 100 6756 79.26

Santa Rosa 8.0 77 400 10355 134.86

Central 17 2383 142.72

Nueva York 16 2046 127.72

Punta Fría 13 1901 142.92

Tres Cruces 8 1270 161.12

San Mateo 2.0 69 100 9201 133.54

Fátima 40 3104 77.85

Pancasan 62 7493 121.21

19 de Julio 2.0 80 100 8754 108.93

Ricardo Morales 16 2943 186.37

Pointeen 4 1026 284.13

Teodoro Martínez 7 1967 298.48

Subtotal 16.00 684 800 74244 108.55

Población Fuera de Cuencas 9400

UR-Sur 102.00 5100 50.00

UR-Oeste 53.00 2650 50.00

UR-SurAeropuerto 53.00 2650 50.00

Subtotal 208.00 19800

Total 224.00 94044

Se observa que las poblaciones para los años 2014 y 2024 son de 59,840 y 74,244 respectivamente.

Los Cuadros 5 y 6 presentan la misma información por cuenca.

Se observa que para el año 2014, la Cuenca 1 posee aproximadamente la mitad de la población total a ser cubierta con 29,599 habitantes. Las cuencas 2 y 3 cubren 15,731 y 14,511 habitantes respectivamente.

Para el año 2024, la cuenca 1 continúa con el mayor porcentaje de población con 35,347 habitantes en comparación con 18,872 y 20,026 habitantes para las cuencas 2 y 3 respectivamente.

Cuadro 5. Población y Área por Cuenca de Drenaje Año 2014

Barrio Área Población

Cuenca1 Cuenca2 Cuenca3 Total Cuenca1 Cuenca2 Cuenca3

Blue Hills - - 146 146 - - 7,403

Canal 8 - - 8 143 - -

Beholdeen 9 10 - 18 1,022 1,146 -

Old Bank - 16 - 16 - 1,813 -

San Pedro 83 - - 83 5,220 - -

Santa Rosa 69 - - 69 7,808 - -

Central 17 - - 17 2,098 - -

Nueva York 10 6 - 16 1,127 675 -

Punta Fría 13 - - 13 1,901 - -

Tres Cruces 6 1 - 8 912 206 -

San Mateo 32 35 - 67 3,394 3,744 -

Fátima 40 - - 40 3,104 - -

Pancasán - 16 46 62 - 1,511 4,367

19 de Julio - 47 32 78 - 4,046 2,742

Ricardo Morales - 16 - 16 - 2,590 -

Pointeen 4 - - 4 903 - -

Teodoro Martínez 7 - - 7 1,967 - -

Total 297 147 224 668 29,599 15,731 14,511

Cuadro 6. Población y Área por Cuenca de Drenaje Año 2024

Barrio Área Población

Cuenca1 Cuenca2 Cuenca3 Total Cuenca1 Cuenca2 Cuenca3

Blue Hills - - 148 148 - - 10,923

Canal 8 - - 8 143 - -

Beholdeen 9 10 - 18 1,022 1,146 -

Old Bank - 16 - 16 - 1,813 -

San Pedro 85 - - 85 6,756 - -

Santa Rosa 77 - - 77 10,355 - -

Central 17 - - 17 2,383 - -

Nueva York 10 6 - 16 1,280 766 -

Punta Fría 13 - - 13 1,901 - -

Tres Cruces 6 1 - 8 1,036 234 -

San Mateo 33 36 - 69 4,375 4,826 -

Fátima 40 - - 40 3,104 - -

Pancasán - 16 46 62 - 1,926 5,567

19 de Julio - 48 32 80 - 5,218 3,536

Ricardo Morales - 16 - 16 - 2,943 -

Pointeen 4 - - 4 1,026 - -

Teodoro Martínez 7 - - 7 1,967 - -

Total 308 149 227 684 35,347 18,872 20,026

4.0 Criterios de Diseño

Los criterios de diseño se basan en el Memorando Técnico MT 100-07 “Informe de Proyecciones de Población y de la Demanda”, en las condiciones locales climatológicas, topográficas y geotécnicas, en la disponibilidad de terreno, en los criterios ambientales de protección de la bahía y especialmente el mejoramiento de las condiciones sanitarias de la ciudad y por ende de la población en general y finalmente en las condiciones socioeconómicas.

Cualquiera de las alternativas requiere también de criterios técnicos rigurosos de acuerdo a las prácticas aceptables de ingeniería y de los avances tecnológicos en el campo de los procesos sanitarios.

4.1 Criterios de Implementación por Etapas.

El plan de implementación del proyecto se definió en dos etapas constructivas. La primera etapa cubre las necesidades de infraestructura para el horizonte de diseño del año 2014. La segunda etapa cubre las necesidades de infraestructura hasta el año 2024.

4.2 Criterios de Diseño de Alcantarillado Sanitario

4.2.1 General

• El sistema de colección cubrirá el 100 % de la población proyectada para el año 2014 con conexión intra domiciliar de agua potable y dentro de la cuenca correspondiente.

• El alcantarillado sanitario también se diseñará para cubrir el 100 % de la población del año 2024 con conexión domiciliar de agua potable dentro de las cuencas consideradas.

• Las aguas residuales de la población futura del 2024 a desarrollarse en nuevas cuencas serán recolectadas y tratadas en sistemas independientes.

• La generación de aguas residuales por persona se basó en la dotación de agua potable y un porcentaje de retorno de 80 %.

Dotación per cápita de agua potable: 180 lpcpd

Dotación per cápita de aguas negras: 143 lpcpd

Factor de retorno al alcantarillado: 80 %

• El uso de agua comercial se estimó basado en 8 % del caudal promedio. El caudal pico se basa en un factor 2.5.

• El uso de agua institucional se estimó en 8 % del caudal promedio. El caudal pico se basa en un factor 2.5.

• El uso de agua industrial se estimó en 2 % del caudal promedio. El caudal pico se basa en un factor 2.5.

• Se consideró un 13 % del caudal promedio para infiltración e influjo.

4.2.2 Alcantarillado Convencional

• Se diseñaron las tuberías en base de pendientes que produzcan una velocidad no menor de 0.5 m/s y no mayor de 3 m/s.

• Cobertura mínima de 1.2 m siempre y cuando las condiciones de terreno lo permitan, en caso contrario se protege la tubería.

• El caudal máximo por día se calculó basado en la fórmula de Harmon (F=[14/(4+P0.5)]+1) en donde P es la población en miles de personas. Un factor pico máximo de 2.5 fue seleccionado.

• Utilización de tubería PVC y juntas selladas a los pozos de visita con el objetivo de minimizar caudales de infiltración e influjo.

• Diámetro mínimo de tubería de PVC de 150 mm para tuberías terminales y de 200 mm para tuberías principales.

4.2.3 Alcantarillado Simplificado

• Para el alcantarillado simplificado se usaron los criterios de diseño del “Manual de Saneamiento Redes de Esgotos Simplificados, Govierno del Brasil y PNUD, 1986” y el texto “Low-Cost Sewerage” editado por Duncan Mara, Wiley 1996.

• Se diseñaron las tuberías en base de pendientes que produzcan una velocidad no menor de 0.5 m/s y no mayor de 5 m/s.

• Cobertura mínima de 0.5 m donde no haya circulación vehicular y 1.2 m donde haya circulación vehicular.

• Se utilizará cajas de registros y/o tapones de limpieza cuando las profundidades sean menores de 1.0 m y en zonas de poco tráfico vehicular. Para profundidades mayores de 1.0 m se utilizarán pozos de visita.

• El caudal máximo por día se calcula basado en la fórmula de Harmon (F=[14/(4+P0.5)]+1) en donde P es la población en miles de personas. Un factor pico máximo de 2.0 fue seleccionado.

• La selección del diámetro de la tubería se basa en velocidades de diseño que produzcan una tensión de tracción suficiente para arrastrar sólidos.

• El diámetro mínimo será de 100 mm en tuberías terminales. El diámetro mínimo será de 150 mm en tuberías que se puedan extender.

• Utilización de tubería PVC y juntas selladas a los pozos de visita y cajas de registro con el objetivo de minimizar caudales de infiltración e influjo.

4.3 Criterios de Diseño Tratamiento de Aguas Residuales

4.3.1 General

Los criterios para la estimación de los caudales y caracterización de las aguas residuales se resumen a continuación.

1. La cobertura de población conectada con alcantarillado sanitario para el año 2014 y 2024 será de 80 % de la población conectada con agua potable domiciliar. Esto se debe a que se espera una transición gradual de conexión de los sistemas existentes al nuevo sistema de alcantarillado.

2. El porcentaje de retorno de agua potable como agua residual descargada al alcantarillado sanitario es de 80 %.

3. Los porcentajes de aguas residuales generados por el comercio, la industria y las instituciones serán de 8%, 8% y 2 % respectivamente en relación a los caudales domiciliares.

4. La infiltración y el influjo serán de 13 % del caudal domiciliar.

5. La Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) para el año 2014 se estimará basado en una generación total de 54 gr/hab/d de la población conectada al alcantarillado sanitario. Este valor corresponde a 52 gr/hab/d para la generación domiciliar, comercial e institucional y 2 gr/hab/d para las industrias.

6. La Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) para el año 2024 se estimará basado en una generación total de 56 gr/hab/d de la población conectada al alcantarillado sanitario. Este valor corresponde a 52 gr/hab/d para la generación domiciliar, comercial e institucional y 4 gr/hab/d para las industrias.

7. Debido a que no se pudo medir las concentraciones de sólidos suspendidos totales, nitrógeno, fósforo y coliformes totales por falta de alcantarillado, se estimaron valores promedios típicos correspondiente a 200 mg/l SST, 20 mg/l TDK-N, 8 mg/l Total P y 1.00E+06 NMP/100ml para coliformes fecales.

4.3.2 Criterios Ambientales

Las alternativas de tratamiento de aguas residuales tienen como objetivo principal minimizar los impactos ambientales a la población y a la laguna (bahía) de Bluefields. Con este objetivo, se cumplirán las normas establecidas en el decreto 33-95. Dichas normas establecen los siguientes límites para el efluente.

Cuadro 7. Límites de Efluentes de las Descargas de Aguas Residuales de Plantas de Tratamientos Municipales. Decreto 33 – 95.

Parámetro Rango y Limites Máximos permisibles

< 75,000 Hab. > 75,000 Hab.

pH 6 - 9 6 - 9

Sólidos Suspendidos Totales (mg/l) 100 80

Grasas y Aceites (mg/l) 20 10

Sólidos Sedimentables (mg/l) 1 1

DBO5 (mg/l) 110 90

DQO (mg/l) 220 180

Sustancias Activas al Azul de Metileno (mg/l) 3 3

Es de hacer notar que la bahía de Bluefields fue estudiada para determinar las cargas contaminantes máximas que se pueden descargar sin alterar el ecosistema existente y sin producir efectos detrimentales que reduzcan el oxígeno disuelto. (Ver Memorando Técnico No. MT 300-05 “Bluefields Bay, Water & Sediment Quality and Water Transport Studies, August 2000, ”)

Basado en estudios de la bahía se establecieron límites mas restrictos que los definidos por el decreto 33 – 95.

Los límites definidos para los horizontes de diseño considerando el estudio de la bahía se presentan en el Cuadro 8.

Cuadro 8. Límites de Efluentes de las Descargas de Aguas Residuales de la Ciudad de Bluefields. Horizontes de Diseño 2014 y 2024.

Parámetro Criterios de Diseño Efluente

Etapa1 - 2014 Etapa 2 - 2024

pH 6 - 9 6 - 9

Sólidos Suspendidos Totales (mg/l) 60 60

Grasas y Aceites (mg/l) 10 10

Sólidos Sedimentables (mg/l) 1 1

DBO5 (mg/l) 40 30

DQO (mg/l) 100 100

Sustancias Activas al Azul de Metileno (mg/l) 3 3

4.3.3 Criterios de las Condiciones Locales

La definición de alternativas consideró las condiciones climatológicas, topográficas y geotécnicas de los posibles sitios de tratamiento. Algunos de los parámetros que afectan la selección de alternativas de tratamiento son:

1. Temperatura. A pesar que Bluefields se encuentra en una zona tropical húmeda, las temperaturas promedios mensuales son relativamente bajas para la latitud de 12o. Este fenómeno está asociado a la alta nubosidad observada la mayor parte del año y a los vientos. Las temperaturas afectan todos los sistemas de tratamiento biológicos los cuales requieren de mayor área y volumen cuando la temperatura se reduce. La temperatura mensual mínima registrada es de 22.8 oC y será utilizada para diseño de los sistemas de tratamiento biológico.

2. Precipitación y Evaporación. Al igual que la temperatura, muchos sistemas naturales se ven afectados en su eficiencia por la precipitación y la evaporación. Con el exceso de la precipitación en relación a la evaporación, lechos de secado de lodos o lagunas de secado a cielo abierto no son factibles. Lechos de secado bajo techo requieren de mayores áreas superficiales y de técnicas especiales para acelerar el secamiento. Esto dificulta la disposición final de lodos con tecnología de bajo costo. Bluefields está situada en una región tropical lluviosa con una precipitación promedio de 4,208 mm/año y evaporación promedio de 1,186 mm/año. En el mes mas seco se observan precipitaciones promedio de 69 mm. Los datos registrados durante el período 1977 – 1988 muestran que la evaporación promedio mensual excede a la precipitación solamente durante tres meses enero, febrero y marzo; el resto del año la precipitación excede la evaporación. Los valores de precipitación y evaporación registrados por INETER serán utilizados en el diseño de los sistemas de tratamiento.

3. Disponibilidad de Terreno. La poca disponibilidad de terreno en la zona urbana de Bluefields obliga a la escogencia de sistemas de tratamiento convencional. Los sistemas naturales aunque son apropiados para climas tropicales requieren de áreas extensas. Además la disponibilidad de terrenos define la posible ubicación de las plantas de tratamiento y la disponibilidad de área elimina ciertos tratamientos. Estos factores fueron considerados tanto en la definición de los posibles sitios como en la definición de las alternativas de tratamiento.

4.3.4 Criterios Técnicos y Económicos

Los criterios técnicos y económicos tienen como objetivo considerar los sistemas mas económicos y de fácil operación y mantenimiento dentro del rango de tecnologías disponibles y aplicables a las limitantes de terreno. El criterio económico se refiere a los costos de inversión, operación y mantenimiento, los cuales deben ser lo mas bajos posible.

Debido a las limitaciones de terreno los tratamientos considerados consisten en sistemas convencionales tipo compacto o que utilicen poco espacio.

Estos sistemas incluyen:

• Lodos activados convencionales y sus modificaciones.

• Filtros biológicos y sus modificaciones

4.3.5 Criterios Específicos de Diseño de Unidades Sanitarias

Los criterios de diseño de las diferentes unidades se definen a continuación:

Filtros Biológicos con Media de Plástico

Carga orgánica (CO): <2000 kg/d/1000m3

Carga hidráulica mínima: >40 m3/d/m2

Remoción de DBO de acuerdo a recomendaciones del fabricante de media sintética usando la siguiente relación:

%Rem DBO =[95.24 – 0.156 (CO) + 2x10-4 (CO)2]

Lodos Activados

Factor F/M (Carga orgánica/Masa microbial): 0.3 convencional

Factor F/M (Carga orgánica/Masa microbial): 0.1 aereación extendida

Concentración de microorganismos: 3,000 – 4,000 mg/l

Tipo de aeración: difusores

Razón de transferencia de difusores: 2.0 – 2.5 lb O2/lb BOD

Clarificadores Primarios

Carga hidráulica: <45 m3/d/m2

Remoción de sólidos: 70 %

Remoción de DBO: 30 %

Concentración de sólidos: 4 %

Clarificadores Secundarios

Carga hidráulica: <20 m3/d/m2

Remoción de sólidos: 90 %

Concentración de sólidos: 1 %

Espesadores de Lodos

Carga hidráulica: <20 m3/d/m2

Concentración de sólidos: 4 %

Dosis de Cloración en Efluentes de Sistemas

Tratamiento sobre suelo: 3 mg/l

Filtros biológicos convencionales: 6 mg/l

Lodos activados: 6 mg/l

Tratamiento y Disposición de Lodos

El manejo y disposición de lodos biológicos y orgánicos representa un reto para las condiciones climatológicas de Bluefields debido a las altas pluviosidades y poca evaporación. Esto hace que los sistemas de secados a cielo abierto, que son los más económicos y sencillos de operar, no sean factibles. Por lo tanto las lagunas de secado y lechos de secado a cielo abierto no son tecnologías aplicables al área del proyecto.

En el caso de tratamiento de lodos convencionales, los lodos son removidos, espesados, digeridos aeróbicamente y finalmente deshumidificados con filtros de presión de banda. La disposición final de estos lodos es relativamente fácil ya que se pueden trasladar al relleno sanitario o usar como condicionador de terreno.

5.0 Estimación de Caudales y Características de las Aguas Residuales

Los caudales se estimaron utilizando los estimados de población dentro de las cuencas consideradas y los criterios de diseño tanto para el alcantarillado como para el tratamiento. El Cuadro 9 muestra los estimados de caudales totales para ambos sistemas: alcantarillado y tratamiento.

Cuadro 9. Estimación de Caudales de Aguas Residuales

Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Alcant. Sanitario

Año 2014 2024 2024

Población 66479 94045 94045

Población Fuera de Cuenca 6,650.00 19800 19800

Población Cubierta 59829 74245 74245

Dotación AP Conx. Domic. 160 180 180

% Población Conx. Domici. 90.00 90 90

Población con APDomic. 53,846 66,821 66,821

%Cobertura esperada 80 80 100

Población conectada alcantarillado 43,077 53,456 66,821

% Retorno de agua 80 80 80

Aguas negras lpcpd 128 144 144

Aguas Negras (l/d) Conex. Domic. 5,513,841 7,697,722 9,622,152

Comercial (8%Dom.) 441,107 615,818 769,772

Inst. (8%Dom) 441,107 615,818 769,772

Indust. (2%Dom) 110,277 153,954 192,443

Total Dom., Com, Ins&Ind 6,506,332 9,083,311 11,354,139

Infiltración e Influjo(13%Dom) 845,823 1,180,830 1,476,038

Total promedio(l/d) 7,352,155 10,264,142 12,830,177

Total promedio(l/s) 85.09 118.80 148.50

DBO5 total (gm/p/d) 54 56

DBO5 total (kg/d) 2,326 2,994

DBO5 total (mg/l) 316 292

TSS (mg/l) 200 200

TKD-N 20 20

Total P (mg/l) 8 8

Coliform (#/100ml) 1.00E+06 1.00E+06

Del cuadro se observa lo siguiente:

Caudales del Sistema de Alcantarillado Sanitario

1. El caudal total promedio es de 12,830 m3/d para el año 2024.

2. La generación total promedio de las aguas residuales incluyendo la contribución domiciliar, comercial, industrial, institucional e infiltración e influjo es de 192 l/hab/d para el año 2024.

Caudales del Sistema de Tratamiento

3. Los caudales totales promedios totales son de 7,325 m3/d para el año 2014 y 10,264 m3/d para el año 2024.

4. El DBO total es de 2,326 kg/d y 2,944 kg/d para los años 2014 y 2024 respectivamente.

5. Utilizando la carga orgánica de DBO y los caudales promedios se obtienen concentraciones de DBO de 316 mg/l para el año 2014 y 292 mg/l para el año 2024.

6. La contribución de DBO industrial basado en 2 gm/hab/d para el año 2014 corresponde a 86 kg/d. La contribución industrial basado en 4 mg/l para el año 2024 corresponde a 214 kg/d.

La diferencia observada entre los caudales para el alcantarillado y el tratamiento se debe a que las tuberías de recolección se diseñan para el 100 % de la población conectada con servicio domiciliar de agua potable, mientras que para el tratamiento se considera un 80 % de cobertura.

Durante la visita de campo realizada 14 –18 Agosto de 2000, se visitaron las industrias principales de Bluefields. (Ver Cuadro 10)

Cuadro 10. Principales Industrias en Bluefields Agosto 2000.

Industria Producción Agua (m3/d) DBO (Kg/d)

Bluefields Sea Food S.A. Inactiva 0 0

Rastro Municipal 7 reses/dia 10 10.5

Mataderos de Cerdo 10 cerdos/día 4 6

Tenería Barrio Pancasán 10cueros/sem (2/día) 2 1

Hospital (salida de lagunas) 72 2

Pesca Fresca 15000kg/mes 15 2

El Limar Barrio Pancasán 7 1

Industria Pesquera Muelle Municipal 7 1

Total 117 21.5

Notas: DBO de rastro municipal basado en 1.5 kg DBO/res

DBO de matadero de cerdos basado en 0.6 kg DBO/cerdo

DBO de tenería basado en 0.5 kg DBO/cuero

DBO de industria pesquera basado en 20 kg/1000kg de producto bruto

Se observa que tanto los caudales industriales como la carga de DBO estimada anteriormente para el año 2014 son superiores a estos valores.

El Apéndice 1 presenta la misma información desglosada por cuenca de drenaje. Un resumen se presenta a continuación:

Cuadro 11. Resumen de Caudales por Cuenca de Drenaje

Cuenca Sistema Año Población Qprom. (lps) DBO

1 Alcantarillado 2014 26,639 53

2 Alcantarillado 2014 14,158 28

3 Alcantarillado 2014 13,060 26

1 Alcantarillado 2024 31,812 71

2 Alcantarillado 2024 16,895 38

3 Alcantarillado 2024 18,023 40

1 Tratamiento 2014 21,311 42 316

2 Tratamiento 2014 11,326 22 316

3 Tratamiento 2014 10,448 21 316

1 Tratamiento 2024 25,450 56 292

2 Tratamiento 2024 13,588 30 292

3 Tratamiento 2024 14,419 32 292

6.0 Alternativas de Alcantarillado

El sistema seleccionado para la recolección de aguas residuales de la ciudad de Bluefields es alcantarillado sanitario convencional en la zona central y alcantarillado simplificado en el resto de ciudad. Este sistema se documentó en el Memorando Técnico 300-04 “Factibilidad Técnica de Recolección de las aguas Residuales de la Ciudad de Bluefields”. La diferencia del sistema propuesto en el documento mencionado y el descrito en este informe consiste en que anteriormente solo se consideraba un sitio de tratamiento, mientras que el presente informe considera 3 sitios de tratamiento para las cuencas de drenaje definidas.

6.1 Soluciones Propuestas

Las soluciones propuestas se dividieron por tipo de zona a como sigue.

6.1.1 Zonas Factibles de ser Recolectadas por Gravedad

La solución para este sistema es alcantarillado simplificado o convencional dependiendo de la topografía y ubicación de los barrios.

6.1.2 Zonas Costeras no Inundables.

Las zonas costeras no inundables están ubicadas en los barrios Santa Rosa, Central, Pointeen, Beholdeen, Old Bank y Pancasan, Punta Fría y Canal y son viviendas ubicadas aguas abajo del sistema de alcantarillado propuesto.

La solución propuesta para estas viviendas es estaciones de bombeo comunales. El número de viviendas a conectarse por estación de bombeo depende de la topografía. En este sistema las viviendas se conectan utilizando un sistema de alcantarillado simplificado. La estación de bombeo estará equipada con dos bombas sumergibles operadas automáticamente por boyas flotantes.

En esta solución las casas con suficiente espacio ubicarán las unidades sanitarias dentro de las casas. En las casas con poco espacio se instalará el inodoro fuera de la casa en una caseta.

Basado en visitas de campo se determinó que se necesitan 21 estaciones de bombeo para cubrir las zonas ubicadas aguas abajo del alcantarillado sanitario. Esto representa una población aproximada de 6,652 habitantes. Ver Cuadro 12. Un dibujo esquemático de este sistema se presenta en la figura adjunta.

Cuadro 12: Estimado de Población y Estaciones de Bombeo en Barrios Costeros no Inundables

Barrio Población no inundable No. de Estaciones de Bombeo

Santa Rosa 2,060 5

Central 138 2

Pointeen 393 2

Beholdeen 727 3

Old Bank 1,142 3

Pancasan 1,940 4

Punta Fría 67 1

Canal 185 1

Total 6,652 21

6.1.3 Zonas Costeras Inundables

Las áreas costeras inundables están localizadas en los barrios Canal, Fátima y Punta Fría. Un estimado de la población y el número de viviendas que habitan en dichas zonas se presenta en el Cuadro 13.

Cuadro 13. Estimado de Población y Viviendas en Barrios Costeros Inundables

Barrio % de Población en Áreas Inundables Población Año 2000 Población en Áreas Inundables No. de Viviendas en Áreas Inundables

Canal 90 1430 1287 214

Fátima 20 4434 1330 221

Punta Fría 10 2376 475 79

Total 3,092 514

La solución definitiva para estas viviendas según el informe mencionado es reubicación a zonas de mayor altura y específicamente la UR Norte (BlueHills).

6.2 Descripción del Sistema Propuesto

El alcantarillado propuesto está diseñado para recolectar las aguas de la ciudad generadas en el área del proyecto de manera que estas puedan ser tratadas en los tres sitios de tratamiento.

El diseño de la red de alcantarillado combina la implementación del sistema convencional y el simplificado, empleando para ello los criterios de diseño descritos anteriormente. Los caudales se obtuvieron en base a las densidades poblacionales por barrio, al uso de suelo actual y futuro, y al área desmembrada para cada zona o cuenca.

Debido a la división de la ciudad de Bluefields en tres cuencas y a la topografía existente fue necesario la implementación de Estaciones de Bombeo en los puntos más bajos de cada cuenca para impulsar las aguas colectadas hacia un punto que luego las condujera por gravedad o hacia el sitio de tratamiento. Las estaciones de bombeo que interceptan los ramales principales de la red se han denominado como estaciones principales y las que interceptan e impulsan las aguas colectadas en las zonas bajas o costeras se han denominado como secundarias.

En la Figura 2 se presenta el sistema de alcantarillado propuesto y los cálculos hidráulicos se presentan en el Apéndice 2. A continuación se describen los elementos principales de los sistemas.

Cuenca 1:

Ubicada al centro y sur de la ciudad de Bluefields, colecta las aguas residuales provenientes de los Barrios Santa Rosa, San Pedro, Fátima, Canal, Punta Fría, Central, Teodoro Martínez Pointeen, y parte de los barrios San Mateo, Nueva York, Tres Cruces y Beholdeen.

La red de alcantarillado sanitario tiene una longitud total de 15.7 km de la cual el 28 % es convencional, concentrándose en la zona mas urbanizada y central de la ciudad, y el 72% simplificado. Los diámetros van desde 8” hasta 24” en el sistema convencional y desde 4” a 6” en el simplificado. La red principal en su recorrido final es conducida por un colector de 1.35 km. con diámetros de 15, 18 y 24 pulgadas.

La cuenca 1 está dividida por el Caño Muerto, sin embargo es en las cercanías del mismo donde se concentran las principales colectoras de las aguas y donde se ubica la principal estación de bombeo que impulsará las aguas hasta el sitio de tratamiento propuesto localizado al suroeste de la ciudad. Se ha propuesto para esta zona la implementación de 3 estaciones de bombeo principales y 12 secundarias, y 3.7 km de tubería forzada con diámetros de 3”, 10” y 18”.

Cuenca 2:

Esta cuenca comprende los barrios Ricardo Morales, Old Bank y parte de los barrios San Mateo, New York, Tres Cruces, Beholdeen, 19 de Julio y Pancasán. Está ubicada al centro norte de la ciudad y es atravesada por el Caño Gunboat.

La longitud total de la red de alcantarillado sanitario de esta cuenca es de 15.3 km de la cual el 9 % es convencional y el 91% simplificado. Los diámetros de las tuberías van desde 6” hasta 8” en el sistema convencional y desde 4” a 8” en el simplificado. En esta cuenca no se necesitó un colector principal debido a la distribución de la red y los diámetros menores de ésta.

La topografía de la cuenca es dividida por el Caño Gunboat y siendo que la pendiente del terreno es dirigida hacia este caño es que en las proximidades del puente Pancasán se ubica la principal estación de bombeo que impulsará las aguas hasta el sitio de tratamiento propuesto, el cual se ubicará al sur de dicho puente. Se ha planteado para esta zona la implementación de una estación de bombeo principal y 5 secundarias, y 1.1 km de tubería forzada con diámetros de 3” y 15”.

Cuenca 3:

Está ubicada al norte de la ciudad de Bluefields, y colecta las aguas residuales provenientes del barrio Blue Hills y parte de los barrios Pancasán y 19 de Julio. Igual que las cuencas anteriores esta es atravesada por el caño Miller. Esta es la zona actualmente menos poblada, sin embargo es el área de mayor el crecimiento de viviendas actual y futura.

Se ha proyectado para esta zona una red de alcantarillado sanitario en su totalidad de tipo simplificado con una longitud de 7.7 km y cuyos diámetros van desde 4” hasta 8”.

Se prevé colectar las aguas en las proximidades del Miller Creek , desde donde serán bombeadas hasta otra estación ubicada al oeste del cerro Pancasan y que impulsará las aguas hasta el sitio propuesto para tratamiento localizado al este del barrio Pancasán. Además de estas dos estaciones de bombeo principales se ha propuesto la implementación de 5 estaciones secundarias. En total las 7 estaciones de bombeo impulsarán las aguas residuales a través de 3.5 km de tubería forzada con diámetros de 3”, 4” y 15”.

Cuencas Unidades Regionales Ur-Sur, UR-Oeste y UR-SurAeropuerto

Las áreas a desarrollarse en las unidades regionales Ur-Sur, UR-Oeste y UR-SurAeropuerto después del año 2014 se colectarán en un sistema independiente tal como se propuso en el “Memorando Técnico MT-300-04 Factibilidad Técnica de Recolección de las Aguas Residuales de la Ciudad de Bluefields”. Estas obras se implementarán en la segunda etapa constructiva.

En los Cuadros 14 y 15 se puede observar un resumen de las obras propuestas por cada cuenca.

Cuadro 14. Resumen de Obras Alcantarillado Sanitario

Tipo de Longitud de tubería (m) / Diámetro (mm) Total

Alcantarilla 100 150 200 380 450 600 (m)

Cuenca 1 Convencional - - 2,980 319 496 543 4,338

Simplificado 8,525 2,840 - - - - 11,365

Sub Total 8,525 2,840 2,980 319 496 543 15,703

Cuenca 2 Convencional - 280 1,028 - - - 1,308

Simplificado 11,735 300 1,988 - - - 14,023

Sub Total 11,735 580 3,016 - - - 15,331

Cuenca 3 Convencional -

Simplificado 6,271 1,101 300 - - - 7,672

Sub Total 6,271 1,101 300 - - - 7,672

Total 26,531 4,521 6,296 319 496 543 38,706

Cuadro 15. Cantidades de Obra Líneas de Impulsión y Estaciones de Bombeo

Línea de Longitud de tuberia (m) / Diametro (mm) Total

Impulsión 75 100 250 380 450 (m)

Cuenca 1 2,540 - 450 - 750 3,740

Cuenca 2 850 - - 250 - 1,100

Cuenca 3 2,245 475 - 790 - 3,510

Total 5,635 475 450 1,040 750 8,350

Estaciones Número HP Total

de Bombeo de Sitios 1.5 12 20 40

Cuenca 1 Principales 3 2 2 - 2 6

Secundarias 12 24 - - - 24

Sub Total 15 26 2 0 2 30

Cuenca 2 Principales 1 - - 2 - 2

Secundarias 5 10 - - - 10

Sub Total 6 10 0 2 0 12

Cuenca 3 Principales 2 2 2 - - 4

Secundarias 5 10 - - - 10

Sub Total 7 12 2 0 0 14

Total 28 48 4 2 2 56

7.0 Definición de Alternativas de Tratamiento.

Considerando los criterios de diseño mencionados, los sitios disponibles y las condiciones locales de Bluefields se definieron cuatro alternativas de tratamiento a como sigue:

1. Alternativa 1: Sistema de lodos activados convencional.

2. Alternativa 2: Sistema de plantas compactas de lodos activados

3. Alternativa 3: Sistema de filtros biológicos convencional.

4. Alternativa 4: Sistema de plantas compactas de filtros biológicos.

Todas las Alternativas pueden ser implementados a los sitios de tratamiento de las tres cuencas de drenaje.

El manejo y disposición de lodos para las alternativas es espesamiento de lodos, digestión aeróbica y secado con prensas de banda de presión.

A continuación se describe en detalle cada alternativa.

Alternativa No. 1 Lodos Activados Convencionales Seguidos de Tratamiento de Lodos Convencional

En esta alternativa las aguas residuales colectadas del sistema de alcantarillado sanitario son bombeadas a las unidades preliminares del sitio de tratamiento. Las aguas pasan a una caja de distribución que divide el flujo hacia los clarificadores primarios y luego a las unidades de lodos activados. Los lodos son separados en un clarificador secundario y el efluente es monitoreado en un canal parshall antes de descargar las aguas tratadas al caño o cuerpo receptor. Los lodos son enviados del sedimentador secundario a un espesador de lodos, luego a un digestor aeróbico y finalmente a un filtro de presión de banda. Un proceso esquemático de esta alternativa se presenta en la Figura 3. El diseño detallado se presenta en el Apéndice 3.

A continuación se listan las unidades principales:

Cuadro 16 Unidades Sanitarias Sistemas de Lodos Activados

Etapa 1 Etapa 2 Total

Unidades Preliminares

Unidades de Rejillas 1 1

Estación de monitoreo 1 1

Desarenador 1 1 2

Clarificadores Primarios

No. de clarificadores: Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Diámetro (m) Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Lodos Activados

No. de Unidades Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Clarificadores Secundarios

No. de clarificadores: Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Diámetro (m) Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Espesadores de Lodos

No. de espesadores: 1 0 1

Diámetro (m) 3 3

Digestores Aeróbicos

No. de digestores: 1 1 2

Filtros de Presión de Banda

No. de Filtros 1 1

Unidades Finales

Estación de monitoreo 1 1

Descarga final al caño receptor 1 1

En esta alternativa, los lodos primarios son removidos por el clarificador primario que también remueve aproximadamente el 30 % del DBO; el resto de la carga orgánica es removida por las unidades de lodos activados. Los lodos son removidos en el sedimentador secundario y las aguas clarificadas son enviadas al caño receptor.

Las unidades de lodos activados son sistemas con una masa de microorganismos en suspensión, mantenidos por la turbulencia producida por aeración. En estas unidades se mantiene una concentración predeterminada de microorganismos o biosólidos mediante recirculación de los mismos de los sedimentadores secundarios. La aeración es proveída por medio de difusores y sopladores para abastecer a los microorganismos de oxígeno y para mantener el volumen del tanque mezclado de manera que la biomasa se mantenga en suspensión. En el proceso los microorganismos utilizan el oxígeno para degradar aeróbicamente la materia orgánica o DBO la cual es convertida en agua, gas carbónico y masa microbial. Los biosólidos son removidos en los sedimentadores secundarios.

Los lodos son procesados en forma convencional con los equipos mencionados con el resultado final de una concentración del 20 al 30 %

La disposición final de lodos se hace en el relleno sanitario o aplicación como condicionador de suelo.

Ventajas

1. Utiliza poca área de terreno

2. Proceso de alta eficiencia

Desventajas

1. Alto consumo de energía

2. Alto operación y mantenimiento

3. Dependencia de equipos extranjeros

4. Se requiere cloración del efluente en dosis de aproximadamente 6 mg/l

Alternativa No. 2 Sistema de Plantas Compactas de Lodos Activados de Aeración Extendida Seguidos de Tratamiento de Lodos Convencional

Esta alternativa es similar a la anterior. La diferencia es que se trata de compactar las unidades y unificar el equipo desde la fábrica.

Se estudiaron dos sistemas de plantas compactas que se describen como sigue:

Alternativa 2.1 Sistema de Planta Compacta de Puritec. En este sistema se utilizan lodos activados de aeración extendida. No se utilizan clarificadores primarios. Los lodos en exceso son procesados en una unidad de digestión aeróbica seguida por espesamiento de lodos y deshidratación en una prensa de banda. Este sistema es modular de unidades rectangulares (lodos activados, digestor aeróbico y caja de contacto de cloro) y unidades circulares (clarificadores secundarios, espesador de lodos).

Alternativa 2.2 Sistema de Planta Compacta de Ashbrook. En este sistema se utiliza lodos activados convencionales. No se utilizan clarificadores primarios. Los lodos en exceso son procesados en una unidad de digestión aeróbica seguida por espesamiento de lodos y deshidratación en una prensa de banda. Este sistema es bastante compacto ya que todas las unidades se acomodan en forma de círculos concéntricos (Ver Figura 4). Esto incluye al sistema de lodos activados, el clarificador secundario, el espesador de lodos y la caja de contacto de cloro.

Alternativa No. 3 Filtros biológicos Seguidos de Tratamiento de Lodos Convencional

En esta alternativa las aguas residuales colectadas del sistema de alcantarillado sanitario son bombeadas a las unidades preliminares del sitio de tratamiento. Las aguas pasan a una caja de distribución que divide el flujo hacia dos clarificadores primarios y luego son bombeadas a los filtros biológicos. Los lodos son separados en un clarificador secundario y el efluente es monitoreado en un canal parshall antes de descarga las aguas tratadas al caño o cuerpo receptor. Los lodos son enviados del sedimentador secundario a un espesador de lodos, luego a un digestor aeróbico y finalmente a un filtro de presión de banda. Un proceso esquemático de esta alternativa se presenta en la Figura 5. El diseño detallado se presenta en el Apéndice 3.

A continuación se listan las unidades principales:

Cuadro 17. Unidades Sanitarias Sistemas de Filtros Biológicos

Etapa 1 Etapa 2 Total

Unidades Preliminares

Unidades de Rejillas 1 1

Estación de monitoreo 1 1

Desarenador 1 1 2

Clarificadores Primarios

No. de clarificadores: Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Diámetro (m) Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Filtros Biológicos

No. de Filtros Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Diámetro (m) Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Altura de Medio Filtrante (m) 7.3 7.3 7.3

Clarificadores Secundarios

No. de clarificadores: Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Diámetro (m) Según Caudal Según Caudal Según Caudal

Espesadores de Lodos

No. de espesadores: 1 0 1

Diámetro (m) 3 3

Digestores Aeróbicos

No. de digestores: 1 1 2

Filtros de Presión de Banda

No. de Filtros 1 0 1

Unidades Finales

Estación de monitoreo 1 1

Descarga final al caño receptor 1 1

En esta alternativa, los lodos primarios son removidos por el clarificador primario que también remueve aproximadamente el 30 % del DBO, el resto de la carga orgánica es removida por los filtros biológicos. Los lodos son removidos en el sedimentador secundario y las aguas clarificadas son enviadas al caño receptor.

Los filtros biológicos son sistemas con una masa de microorganismos adheridos a la superficie de una media de plástico. En estas unidades las aguas residuales son introducidas en la superficie de un tanque por medio de un distribuidor rotatorio. A medida que el agua escurre a través de la media la película de microorganismos remueve la carga orgánica. El oxígeno es proveído por una corriente de aire inducida en forma natural o por ventilación forzada. La película de microorganismos es aeróbica en la superficie y anaeróbica en el área de adhesión a la media sintética. Eventualmente la masa microbial se desprende y es removida en sedimentadores secundarios.

Los lodos son procesados en forma convencional con los equipos mencionados con el resultado final de una concentración del 20 al 30 %

La disposición final de lodos se hace en el relleno sanitario o aplicación como condicionador de suelo.

Ventajas

3. Utiliza poca área de terreno

4. Proceso de alta eficiencia

Desventajas

5. Consumo medio de energía

6. Alto operación y mantenimiento

7. Se requiere cloración del efluente en dosis de aproximadamente 6 mg/l

Alternativa No.4 Sistema de Plantas Compactas de Filtros biológicos Seguidos de Tratamiento de Lodos Convencional

Esta alternativa es similar a la Alternativa 3. Sin embargo se agregan las unidades en forma compacta y se obtienen los equipos con controles y sistema integrados del fabricante. En esta alternativa las aguas residuales colectadas del sistema de alcantarillado sanitario son bombeadas a las unidades preliminares del sitio de tratamiento. Las aguas pasan a una caja de distribución que divide el flujo hacia dos clarificadores primarios y luego son bombeadas a los filtros biológicos. Los lodos son separados en un clarificador secundario y el efluente es monitoreado en un canal parshall antes de descargar las aguas tratadas al caño o cuerpo receptor. Los lodos son enviados del sedimentador secundario a un espesador de lodos, luego a un digestor aeróbico y finalmente a un filtro de presión de banda.

Sistema Unidades Residenciales UR-Sur, UR-Oeste y UR-Sur Aeropuerto.

Las áreas a desarrollarse en las unidades residenciales UR-Sur, UR-Oeste y UR-Sur Aeropuerto después del año 2014 se tratarán en un sistema independiente de aguas residuales a construirse en la segunda etapa de implementación. La población a cubrirse es de aproximadamente 8,000 habitantes. La ubicación del sitio de tratamiento se hará en el futuro dependiendo de las tendencias de crecimiento de la población.

8.0 Estimaciones de Costos de Inversión, Operación y Mantenimiento y Costo de Alternativa al Valor Presente

8.1 General

Las estimaciones de costos de inversión y de operación y mantenimiento se basaron en los siguientes datos:

1. Precios unitarios de obras civiles para Bluefields proveídos por ingenieros Nicaragüenses.

2. Costos de Terrenos proveídos por la municipalidad de Bluefields.

3. Costos de equipos basados en información obtenida de los fabricantes de los mismos y/o precios típicos del reporte anual “R.S. MEANS, 2000”

4. Costos de energía eléctrica de acuerdo a “Tarifas de Servicios Eléctricos Año 2000” publicado por la Empresa Nicaragüense de Electricidad”.

5. Salarios de personal basado en costos típicos para la ciudad de Bluefields

6. Costos de sustancias químicas proveídas por ENACAL y con un 50% de recargo para Bluefields.

7. Los costos de las plantas compactas fueron obtenidos directamente de los proveedores de este tipo de sistema y específicamente de ASHBROOK y PURITEC. Para este fin se obtuvieron los costos típicos para tres rangos de caudales. Los costos para los caudales reales fueron obtenidos por interpolación. Las unidades no incluidas en las plantas compactas fueron estimadas como se describe arriba.

Los costos al valor presente fueron estimados basados en los siguientes criterios.

1. Tasa de interés anual de 12 %.

2. Año base 2000

3. Inversión de primera etapa realizada en montos iguales durante los años 2003 al 2005.

4. Inversión de segunda etapa realizada en montos iguales durante los años 2012 al 2014.

8.2 Estimación de Costos de Sistemas de Alcantarillado

Los costos de inversión del alcantarillado mixto para las cuencas de drenaje se presentan en el Cuadro 18 y en los Apéndices 4 y 5.

Cuadro 18. Resumen Costos de Inversión Sistemas de Alcantarillado

Primera Etapa Costo de Inversión (USA$)

Cuenca 1 1,670805

Cuenca 2 614904

Cuenca 3 466,634

Subtotal Primera Etapa 2,752,342

Segunda Etapa

Unidades Regionales 536,075

Subtotal Etapa 2 536,075

Total Etapas 1 y 2 3,288,417

Los costos de operación y mantenimiento se estimaron a nivel global ya que todos los sistemas se operarán en forma integral. Estos costos se presentan en el Apéndice 6. Un resumen de dichos costos se presenta a continuación.

Cuadro 19. Resumen de Costos de Oper. & y Manten. Sistema de Alcantarillado

Etapa Costo O&M (US $)

Etapa 1 41,085

Etapa 2 43,684

El costo al valor presente del sistema de alcantarillado es de USA$ 2,066,594.

8.3 Estimación de Costos de Sistemas de Tratamiento

8.3.1 Costos de Inversión y Operación y Mantenimiento

El Apéndice 7 presenta un resumen de los costos de obras civiles y equipos para las 4 alternativas de tratamiento para cada cuenca. El Apéndice 8 es un resumen de los costos de operación y mantenimiento de las alternativas.

Los Cuadros 20 y 21 presentan los costos para cada alternativa y para cada sitio.

Cuadro 20. Resumen Costos de Inversión de Alternativas de Tratamiento (US$)

Alternat. Sistema Cuenca 1

Etapa 1 Etapa 2 Total

1 Lodos Activados Convencional 2,090,394 644,352 2,734,746

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 1,916,852 551,456 2,468,307

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 1,885,480 91,168 1,976,648

3 Filtros Biológicos Convencional 2,208,367 695,782 2,904,149

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 2,187,117 592,424 2,779,541

Alternat. Sistema Cuenca 2

Etapa 1 Etapa 2 Total

1 Lodos Activados Convencional 1,607,756 532,490 2,140,247

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 1,576,928 446,940 2,023,868

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 1,033,561 126,775 1,160,336

3 Filtros Biológicos Convencional 1,722,712 528,249 2,250,961

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 1,668,649 571,518 2,240,167

Alternat. Sistema Cuenca 3

Etapa 1 Etapa 2 Total

1 Lodos Activados Convencional 1,381,891 538,957 1,920,849

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 1,339,741 454,873 1,794,614

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 1,088,979 129,262 1,218,241

3 Filtros Biológicos Convencional 1,500,889 548,327 2,049,216

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 1,422,331 573,016 1,995,346

Alternat. Sistema Unidades Reginales

Etapa 1 Etapa 2 Total

1 Lodos Activados Convencional - 967,324 967,324

2.1 Planta Lodos Activados Puritec - 937,819 937,819

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook - 762,285 762,285

3 Filtros Biológicos Convencional - 1,050,622 1,050,622

4 Planta Filtros Biológicos Puritec - 995,631 995,631

Alternat. Sistema Totales

Etapa 1 Etapa 2 Total

1 Lodos Activados Convencional 5,080,042 2,683,123 7,763,165

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 4,833,521 2,391,087 7,224,608

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 4,008,020 1,109,490 5,117,511

3 Filtros Biológicos Convencional 5,431,968 2,822,980 8,254,948

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 5,278,097 2,732,589 8,010,686

Cuadro 21 Resumen Costos Operación y Mantenimiento de Alternativas de Tratamiento (US$)

Alternat. Sistema Cuenca 1

Etapa 1 Etapa 2

1 Lodos Activados Convencional 167,324 206,513

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 169,167 194,900

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 129,582 142,866

3 Filtros Biológicos Convencional 122,684 149,615

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 113,198 120,449

Alternat. Sistema Cuenca 2

Etapa 1 Etapa 2

1 Lodos Activados Convencional 101,126 121,890

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 103,151 130,739

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 76,534 89,449

3 Filtros Biológicos Convencional 80,042 94,928

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 74,413 90,576

Alternat. Sistema Cuenca 3

Etapa 1 Etapa 2

1 Lodos Activados Convencional 98,224 127,404

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 98,524 133,479

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 70,008 85,003

3 Filtros Biológicos Convencional 80,752 97,280

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 73,590 91,863

Alternat. Sistema Unidades Regionales

Etapa 1 Etapa 2

1 Lodos Activados Convencional - 70,788

2.1 Planta Lodos Activados Puritec - 72,205

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook - 53,573

3 Filtros Biológicos Convencional - 56,030

4 Planta Filtros Biológicos Puritec - 52,089

Alternat. Sistema Total

Etapa 1 Etapa 2

1 Lodos Activados Convencional 366,674 526,595

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 370,841 531,323

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 276,124 370,892

3 Filtros Biológicos Convencional 283,479 397,853

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 261,201 354,976

De los cuadros se observa lo siguiente:

Las alternativas de plantas compactas son de menor costo que las alternativas equivalentes con sistema convencional.

La diferencia de costos entre los sitios no es significante ni es proporcional al caudal, por ejemplo el costo del sistema de lodos activados en la primera etapa de Cuenca 1 es de $2,090,394 mientras que para la Cuenca 2 es de $1,607,756. La diferencia de costos es de 23% mientras que la diferencia de caudales es de 47%.

La alternativa con menos costo de inversión corresponde a la Alternativa 2.2 plantas compactas de lodos activados con el sistema de unidades circulares. Le sigue en orden de preferencia la Alternativa 2.1. La diferencia significativa de costos entre estas alternativas semejantes se debe a la mejor distribución de las unidades en la Alternativa 2.2. Además la Alternativa 2.1 propone unidades de concreto en contraste con la Alternativa 2.2 con unidades metálicas con revestimiento epóxico.

El costo de las alternativas de filtros biológicos es mayor que las alternativas de lodos activados; esto se debe al costo del medio filtrante y a la necesidad de clarificadores primarios.

8.3.2 Estimaciones de Costos al Valor Presente

El Apéndice 9 presenta el detalle de la estimación de costos al valor presente a costo de mercado para cada alternativa y un resumen se presenta en el Cuadro 22.

Cuadro 22. Resumen Costos al Valor Presente Alternativas de Tratamiento (US$)

Alt. Sistema Cuenca 1 Cuenca 2 Cuenca3 Unid. Region. Total

1 Lodos Activados Convencional 2,283,063 1,628,375 1,484,803 323,651 5,719,892

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 2,139,918 1,607,758 1,448,122 318,883 5,514,681

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 1,820,025 1,047,877 1,057,746 251,895 4,177,542

3 Filtros Biológicos Convencional 2,154,037 1,598,550 1,467,096 321,763 5,541,446

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 2,046,384 1,550,773 1,393,254 303,483 5,293,895

La alternativa con menor valor presente es la Alternativa 2.2 planta compacta de lodos activados. La razón por la que esta alternativa posee el menor costo al valor presente se debe a que los costos de inversión son menores que las otras alternativas y los costos de operación y mantenimiento son semejantes al sistema de filtros biológicos. La combinación de ambos factores da como resultado el menor costo al valor presente.

8.4 Costos Globales de Sistemas de Alcantarillado y Tratamiento

Un resumen de costos de inversión, de operación y mantenimiento y costos al valor presente se presenta en el Cuadro 23.

Cuadro 23. Resumen de costos globales de Sistemas de Alcantarillado y Tratamiento (US$).

Costo de Inversión

Alternat. Sistema Cotos de Inversión

Etapa 1 Etapa 2 Total

1 Lodos Activados Convencional 7,832,384 3,219,198 11,051,582

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 7,585,863 2,927,162 10,513,025

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 6,760,362 1,645,565 8,405,928

3 Filtros Biológicos Convencional 8,184,310 3,359,055 11,543,365

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 8,030,439 3,268,664 11,299,103

Costos de Operación y Mantenimiento

Alternat. Sistema Costos de O&M

Etapa 1 Etapa 2

1 Lodos Activados Convencional 407,759 570,279

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 411,926 575,007

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 317,209 414,576

3 Filtros Biológicos Convencional 324,564 441,537

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 302,286 398,660

Valor Presente

Alternat. Sistema Tratam. Alcant. Total

1 Lodos Activados Convencional 5,719,892 2,066,594 7,786,486

2.1 Planta Lodos Activados Puritec 5,514,681 2,066,594 7,581,275

2.2 Planta Lodos Activados Ashbrook 4,177,542 2,066,594 6,244,136

3 Filtros Biológicos Convencional 5,541,446 2,066,594 7,608,040

4 Planta Filtros Biológicos Puritec 5,293,895 2,066,594 7,360,489

Se observa que la Alternativa 2.2 es favorecida tanto en los costos de inversión como en los costos al valor presente.

9.0 Evaluación de Alternativas

La evaluación de alternativas se basó en la priorización de los siguientes criterios.

1. Criterios de eficiencia técnica.

2. Criterios de sostenibilidad de operación del sistema

3. Criterios de impacto ambiental

4. Costo al valor presente de mercado

9.1 Criterios de Eficiencia Técnica

En general todas las alternativas cumplen con los requerimientos mínimos de protección de la bahía. El Cuadro 24 muestra las eficiencias esperadas de cada alternativa.

Cuadro 24. Eficiencia de Sistemas de Tratamientos

Concentraciones en efluente (mg/l)

DBO SST Nitrógeno Fósforo

Alternativa 1 30 20 20 8

Alternativa 2.1 30 20 20 8

Alternativa 2.2 30 20 20 8

Alternativa 3 30-40 20 20 8

Alternativa 4 30-40 20 20 8

Nota: Todas las alternativas remueven colifomes fecales a los niveles deseados por cloración del efluente.

La matriz de ordenación de prioridades basado en los criterios de eficiencia se presenta en el Cuadro 25. La carga orgánica o DBO tiene la mayor importancia relativa debido a que estudios en la Bahía de Bluefields muestran que es el parámetro de mayor influencia por las fluctuaciones estaciónales de oxígeno. Le sigue en orden de importancia los sólidos suspendidos. Los nutrientes obtienen la menor importancia relativa debido a que en el reporte de la Calidad de Agua y Sedimentos y Transporte de Agua realizado en Agosto de 2000 y que determinó que “Remoción de nutrientes no es requerido debido a la alta concentración de sólidos suspendidos en la bahía que limita el crecimiento de fitoplancton”.

Cuadro 25. Matriz de Priorización Eficiencia de Remoción de Sistemas

Criterio Importancia Relativa Alternativa 1 Alternativa 2.1 Alternativa 2.2 Alternativa 3 Alternativa 4

Remoción Carga Orgánica 3 1 1 1 2 2

Remoción SST 2 1 1 1 1 1

Remoción Nutrientes 1 1 1 1 1 1

Puntaje ponderado 6 6 6 9 9

Orden de Preferencia 1 1 1 2 2

Desde el punto de vista de eficiencia las alternativas 1, 2.1 y 2.2 obtienen la preferencia debido a la mayor remoción de DBO. Las alternativas 3 y 4 obtienen el segundo lugar de preferencia.

9.2 Criterios de Sostenibilidad Operacional de los Sistemas

La matriz de ordenación de prioridades basado en los criterios de sostenibilidad operacional de los sistemas de tratamiento se presenta en el Cuadro 26. Se consideró una importancia relativa igual para los criterios de evaluación definidos (facilidad de operación, dependencia de equipos extranjeros e impacto en caso de falla de energía eléctrica).

Cuadro 26. Matriz de Priorización Sostenibilidad Operacional de los Sistemas

Criterio Importancia Relativa Alternativa 1 Alternativa 2.1 Alternativa 2.2 Alternativa 3 Alternativa 4

Facilidad de Operación 1 2 2 2 1 1

Dependencia de Equipos y Repuestos Extranjeros 1 1 1 1 1 1

Impacto en caso de Falla de Energía 1 1 1 1 1 1

Puntaje ponderado 4 4 4 3 3

Orden de Preferencia 2 2 2 1 1

Se observa que las alternativas 3 y 4 obtienen orden de preferencia por ser tecnologías de mayor facilidad en la operación y mantenimiento. Las alternativas 1, 2.1 y 2.2 obtienen el menor orden de preferencia.

Se hace énfasis en que la sostenibilidad operacional de los sistemas de tratamiento es de primera importancia ya que de ello depende el funcionamiento continuo de los tratamientos.

9.3 Criterios de Impacto Ambiental

Debido a que las tecnologías son similares los impactos ambientales se pueden considerar semejantes en cuanto a que proveen el mismo nivel de protección y cobertura de población y la misma protección a la bahía. Por tanto estoa criterios se consideran igual para todas las alternativas.

La mayor diferencia entre las alternativas es el impacto sobre el uso de suelo debido a al área ocupada por las unidades sanitarias. Un resumen de las áreas requeridas por cuenca se presenta a continuación.

Cuadro 27. Estimaciones de Terrenos Para cada Alternativa

Área en Hectáreas

Sistema Cuenca 1 Cuenca 2 Cuenca 3 Total

Alternativa 1 1.15 0.63 0.63 2.41

Alternativa 2.1 0.8 0.5 0.5 1.8

Alternativa 2.2 0.3 0.3 0.3 0.9

Alternativa 3 1.14 0.62 0.62 2.38

Alternativa 4 0.8 0.5 0.5 1.8

Los riesgos de contaminación debido a falla del sistema reciben el mismo nivel de importancia que el uso de suelo.

Cuadro 28 presenta la matriz de evaluación de los impactos ambientales.

Cuadro 28. Matriz de Priorización de Impactos Ambientales

Criterios Importancia Relativa Alternativa 1 Alternativa 2.1 Alternativa 2.2 Alternativa 3 Alternativa 4

Impacto en Bahía 3 1 1 1 1 1

Impacto en Uso de Suelo 2 4 2 1 3 2

Riesgos de Contaminación en caso de Falla 2 1 1 1 1 1

Puntaje ponderado 13 9 7 11 9

Orden de Preferencia 4 2 1 3 2

El cuadro anterior debe interpretarse cuidadosamente ya que todas las alternativas cumplen con los requisitos ambientales de protección de la población, de los cuerpos de agua y de los suelos. La alternativa 2.2 obtiene el orden de preferencia seguida por las alternativas 2.1 y 4.

9.4 Criterios Económicos

La evaluación de las alternativas desde el punto de vista económico se basa en el costo al valor presente a precios de mercado de las alternativas.

Cuadro 29. Matriz de Priorización de Criterios Económicos

Criterios Importancia Relativa Alternativa 1 Alternativa 2.1 Alternativa 2.2 Alternativa 3 Alternativa 4

Costo al Valor Presente 5 3 1 4 2

Puntaje ponderado 5 3 1 4 2

Orden de Preferencia 5 3 1 4 2

9.5 Desarrollo de Matriz Integrada de Evaluación.

La matriz integrada de evaluación se desarrolló combinando las cuatro matrices desarrollas anteriormente.

De los cuatro grupos de criterios seleccionados, la eficiencia de tratamiento recibió el menor orden de importancia debido a que todos los sistemas propuestos cumplen con los requerimientos mínimos. Por tanto los criterios de mayor importancia en cuanto a decisión son los económicos, impacto ambiental y sostenibilidad de operación. El Cuadro 30 presenta la matriz final de evaluación.

Cuadro 30. Matriz Integrada de Evaluación

Criterios Importancia Relativa Alternativa 1 Alternativa 2.1 Alternativa 2.2 Alternativa 3 Alternativa 4

Eficiencia de Tratamiento 1 1 1 1 2 2

Sostenibilidad Operacional 2 2 2 2 1 1

Impacto Ambiental 2 4 2 1 3 2

Evaluación Económica 2 5 3 1 4 2

Puntaje ponderado 18 15 9 18 12

Orden de Preferencia 4 3 1 4 2

Del cuadro anterior se observa que la Alternativa 2.2 posee el orden de preferencia y es la Alternativa recomendada.

10.0 Resumen de Conclusiones

El presente estudio analizó las posibilidades de construir varios sistemas de tratamiento en la ciudad de Bluefields para aprovechar las cuencas naturales de drenaje. La conclusiones del estudio se presentan a continuación:

1. Se desarrollarán los sistemas de tratamiento y alcantarillado sanitario en dos etapas constructivas para los horizontes de diseño de los años 2014 y 2024 respectivamente.

2. Basado en los estudios de campo y gabinete se definieron tres cuencas de drenaje siguiendo la topografía natural. Esto implica la construcción de tres sistemas separados de tratamiento de aguas residuales en los sitios disponibles y la construcción de tres sistemas de alcantarillado sanitario.

3. Se estudiaron cinco alternativas de tratamiento incluyendo plantas convencionales y plantas compactas. El sistema de tratamiento preferido fue la Alternativa 2.2 que consiste en planta compacta de lodos activados con tratamiento de lodos convencional que incluye digestión aeróbica y deshumidificación con prensa de banda. Esta alternativa fue seleccionada basada en un análisis comparativo que incluyó criterios de eficiencia, sostenibilidad operacional, impactos ambientales y costo al valor presente.

4. La Alternativa 2.2 es también el sistema de menor costo de inversión. En esta alternativa las unidades se construirán desde el inicio para cubrir el horizonte de diseño al año 2024; sin embargo los equipos se dimensionarán para el primer horizonte de diseño. En el año 2014 se incrementará la capacidad de los equipos para cubrir las necesidades del segundo horizonte de diseño.

5. La selección de los sitios de tratamiento se basó principalmente en visitas de campo. Se ubicaron 12 posibles sitios y se seleccionaron tres. El Sitio 1 ubicado al norte del caño muerto, el Sitio 2 ubicado al sur del puente 19 de Julio y el Sitio 3 ubicado al sur del Caño Miller. Los sitios poseen un área de una hectárea o mas.

6. El cuerpo receptor de agua para la cuenca 1 es el Caño Muerto, para la Cuenca 2 es el Caño Gunbot y para la Cuenca 3 es el Caño Miller.

APENDICE 1

Caudales por Cuenca de Drenaje

APENDICE 2

Cálculos Hidráulicos Sistemas de Alcantarillado

APENDICE 3

Diseño de Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales

APENDICE 4

Resumen Costos de Inversión de Alcantarillado Sanitario

APENDICE 5

Detalle de Costos Alcantarillado Sanitario

APENDICE 6

Resumen de Costos de Operación y Mantenimiento de Sistemas de Alcantarillado Sanitario

APENDICE 7

Resumen de Estimaciones de Costos Obras Civiles y Equipos de Alternativas de Tratamiento

APENDICE 8

Detalle de Estimaciones de Costos de Operación y Mantenimiento

APENDICE 9

Costos al Valor Presente de Alternativas de Tratamiento

Estudio de Prefactibilidad

Sistema de Aguas Residuales

Bluefields, Nicaragua

Abril 2002

INDICE

1.0 Introducción

1.1 Antecedentes

1.2 Situación Existente

1.3 Aspectos Geomorfológicos y Climatológicos

1.4 Estructura Urbana de la Ciudad

1.5 Aspectos Socioeconómicos

2.0 Definición de Cuencas de Drenaje y Sitios de Tratamiento

3.0 Proyecciones de Población

4.0 Criterios de Diseño

4.1 Criterios de Implementación por Etapas

4.2 Criterios de Diseño Alcantarillado Sanitario

4.2.1 General

4.2.2 Alcantarillado Convencional

4.2.3 Alcantarillado Simplificado

4.3 Criterios de Diseño Tratamiento de Aguas Residuales

4.3.1 General

4.3.2 Criterios Ambientales

4.3.3 Criterios de las Condiciones Locales

4.3.4 Criterios Técnicos y Económicos

4.3.5 Criterios Específicos de Diseño Unidades Sanitarias

5.0 Estimaciones de Caudales y Características de las Aguas Residuales

6.0 Alternativas de Alcantarillado

6.1 Soluciones Propuestas

6.1.1 Zonas Factibles de ser Recolectadas por Gravedad

6.1.2 Zonas Costeras no Inundables

6.1.3 Zonas Costeras Inundables

6.2 Descripción de Sistemas Propuestos

7.0 Definición de Alternativas de Tratamiento

8.0 Estimaciones de Costos de Inversión, Operación y Mantenimiento y Costos de Alternativas al Valor presente

8.1 General

8.2 Estimaciones de Costos Sistema de Alcantarillado

8.3 Estimaciones de Costos de Sistemas de Tratamiento

8.3.1 Costos de Inversión y Operación y Mantenimiento

8.3.2 Estimaciones de Costos al Valor Presente

8.4 Costos Globales Sistemas de Alcantarillado y tratamiento

9.0 Evaluación de Alternativas

9.1 Criterios de Eficiencia Técnicos

9.2 Criterios de Sostenibilidad Operacional de los Sistemas

9.3 Criterios de Impacto Ambiental

9.4 Criterios Económicos

9.5 Desarrollo de Matriz Integrada de Evaluación

10.0 Resumen de Conclusiones

Índice de Cuadros

Cuadro 1 Posibles Sitios de Tratamiento

Cuadro 2 Consolidado de Demanda Proyectada Suelo Urbano

Cuadro 3 Población, Área y Densidad Poblacional Años 2000 y 2014

Cuadro 4 Población, Área y Densidad Poblacional Año 2024

Cuadro 5 Población y Área por Cuencas Año 2014

Cuadro 6 Población y Área por Cuencas Año 2024

Cuadro 7 Límites de Efluentes de las Descargas de Aguas Residuales de Plantas de Tratamiento de Aguas Municipales. Decreto 33-95

Cuadro 8 Limites de Efluentes de las Descargas de Aguas Residuales de la Ciudad de Bluefields. Horizontes de Diseño 2014 y 2024

Cuadro 9 Estimación de Caudales de Aguas Residuales

Cuadro 10 Principales Industrias en Bluefields, Agosto 2000

Cuadro 11 Resumen de Caudales por Cuenca de Drenaje

Cuadro 12 Estimados de Población y Estaciones de Bombeo en Barrios Costeros no Inundables

Cuadro 13 Estimados de Población y Viviendas en Barrios Costeros Inundables

Cuadro 14 Resumen de Obras de Alcantarillado Sanitario

Cuadro 15 Cantidades de Obras Líneas de Impulsión y Estaciones de Bombeo

Cuadro 16 Unidades Sanitarias Sistemas de Lodos Activados

Cuadro 17 Unidades Sanitarias Sistemas de Filtros Biológicos

Cuadro 18 Resumen de Costos de Inversión Sistemas de Alcantarillado

Cuadro 19 Resumen de Costos de Operación y Mantenimiento Sistemas de Alcantarillado

Cuadro 20 Resumen de Costos de Inversión Sistemas de Tratamiento

Cuadro 21 Resumen de Costos de operación y Mantenimiento Sistemas de Tratamiento

Cuadro 22 Resumen Costos al Valor Presente Alternativas de Tratamiento

Cuadro 23 Resumen Costos Globales DE Sistemas de Alcantarillado y Tratamiento

Cuadro 24 Eficiencia de Sistemas de Tratamiento

Cuadro 25 Matriz de Priorización Eficiencia de Remoción de Sistemas

Cuadro 26 Matriz de Priorización Sostenibilidad Operacional de los Sistemas

Cuadro 27 Estimaciones de Terreno Para Cada Alternativa

Cuadro 28 Matriz de Priorización de Impactos Ambientales

Cuadro 29 Matriz de Priorización de Criterios Económicos

Cuadro 30 Matriz Integrada de Evaluación

Lista de Figuras

Figura 1 Cuencas y Sitios de Tratamiento Previstos para la Ciudad de Bluefields

Figura 2 Sistemas de Alcantarillado Sanitario Propuesto y Ubicación de Sitios de Tratamiento Seleccionados

Figura 3 Lodos Activados con Tratamiento de Lodos Convencional

Figura 4 Sistema Compacto de Lodos Activados (Ashbrook)

Figura 5 Filtros Biológicos con Tratamiento de Lodos Convencional

Lista de Apéndices

APENDICE 1 Caudales por Cuenca de Drenaje

APENDICE 2 Cálculos Hidráulicos Sistema de Alcantarillado Sanitario

APENDICE 3 Diseño de Unidades Sistema de Tratamiento

APENDICE 4 Resumen de Costos de Inversión de Alcantarillado Sanitario

APENDICE 5 Detalle de Costos de Inversión de Alcantarillado Sanitario

APENDICE 6 Resumen Costos de Operación y Mantenimiento de Alcantarillado Sanitario

APENDICE 7 Resumen De Obras Civiles y Equipos Alternativas de Tratamiento

APENDICE 8 Resumen Costos de Operación y Mantenimiento de Alternativas de Tratamiento

APENDICE 9 Costos al Valor Presente de Alternativas de Tratamiento

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