Ingeniería de Detalle · Serie Saneamiento
Ingeniería de detalle
del tren de tratamiento
Cálculo, dimensionamiento y simulación del tren de tratamiento descentralizado para 158 habitantes en zona rural de Colombia. Marco RAS 2017.
Res. 0330 / 2017
Decreto 1076 / 2015
Sin energía eléctrica
Pasivo · In situ
6 Unidades
0.218L/s
Caudal diseño
158hab
Población equiv.
47.1m³
Vol. total reactores
1090m²
Campo infiltración
0.44
Índice IB
Explorar
Capítulo 1 · El problema
¿Por qué el saneamiento descentralizado es una decisión estratégica?
Cuando un complejo agroindustrial o rural no tiene acceso a una red de alcantarillado municipal, la correcta gestión de las aguas residuales deja de ser opcional. Es un imperativo normativo, técnico y de reputación corporativa.
La Resolución 0330 de 2017 (RAS) y el Decreto 1076 de 2015 establecen que cualquier vertimiento al suelo debe contar con caracterización fisicoquímica documentada, pruebas de infiltración in situ y un diseño de ingeniería de detalle firmado por profesional competente. Incumplir expone al operador a sanciones, cierre de operaciones y daño reputacional irreversible.
Principio de precaución — Ley 99 de 1993
Cuando exista riesgo de daño grave o irreversible a los acuíferos, la ausencia de certeza científica absoluta no podrá utilizarse como razón para postergar la adopción de medidas de protección. El diseño conservador no es exceso; es cumplimiento.
El sistema analizado en este estudio fue concebido bajo la filosofía del tratamiento pasivo descentralizado: sin motores, sin aireación forzada, sin dependencia de la red eléctrica. Solo gravedad, bioquímica y tiempo.
Ficha técnica del proyecto
Datos de diseño
Altitud
< 1 000 m.s.n.m.
Zona cálida — Dotación 140 L/hab·día
Área disponible
≥ 1 090 m²
Campo de infiltración requerido
Permeabilidad suelo
1 × 10⁻⁶ m/s
Ensayo percolación in situ < 3 min/cm
Normativa aplicable
RAS 2017
Res. 0330 + Dec. 1076/2015
Población de diseño
158 hab
Horizonte de proyecto 25 años
Tipo de uso
Rural / Agroindustrial
Sin conexión a alcantarillado municipal
Caracterización del afluente
IB = DBO₅ / DQO = 220 / 500 = 0.44. Un índice superior a 0.40 clasifica el efluente como "muy biodegradable". Esto invalida técnica y económicamente la aireación forzada: no se requieren sopladores, difusores ni tableros eléctricos. El tratamiento anaerobio pasivo es suficiente.
✓ Verificación rápida — Verdadero o Falso
Un IB de 0.44 indica que el efluente es poco biodegradable y requiere tratamiento fisicoquímico avanzado.
El Decreto 1076 de 2015 exige pruebas de infiltración in situ antes de autorizar un campo de disposición al suelo.
Capítulo 2 · La arquitectura
Las 6 etapas del tren depurador
Cada unidad tiene un propósito preciso. Juntas forman un sistema que va del agua cruda al suelo sin contaminar. Seleccione cada etapa para explorarla.
① Aforo
→
② Grasas
→
③ Séptico
→
④ FAFA
→
⑤ Desinfección
→
⑥ Infiltración
Proceso por proceso — Dimensiones y función
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Especificaciones
Vertedero 45° pared delgada, acero HR. Q = 0.55·H^2.46. Carga hidráulica adoptada 5 cm. Alta sensibilidad para caudales < 60 L/s.
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① Vertedero triangular 45°
Cámara de aforo con placa de acero HR. Carga hidráulica de 5 cm garantiza medición precisa a caudales bajos.
0.9 × 0.9 × 0.8 m · V = 0.65 m³
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Especificaciones
TRH = 4 min (mín. normativo 2.5). Velocidad ascendente 4 mm/s. Separación laminar gravitacional de fase lipídica.
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② Trampa de grasas
Interceptor gravitacional con TRH = 4 min. Velocidad ascendente de 4 mm/s garantiza separación laminar de la fase lipídica.
1.1 × 0.5 × 1.2 m · V = 0.28 m³
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Especificaciones
Bicompartimental: Cámara 1 = 4.7 m (2/3), Cámara 2 = 2.3 m (1/3). Autonomía lodos 3 años. Art. 173 RAS.
⟳ Girar
③ Tanque séptico bicompartimental
Reactor anaerobio de flujo horizontal. División 2/3–1/3 exigida por Art. 173 RAS. Autonomía 3 años sin purga de lodos.
7.0 × 2.3 × 2.0 m · V = 31.7 m³
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Especificaciones
Rosetones plásticos porosidad 55%. Flujo ascendente pasivo. Biopelícula anaerobia. t_d = 5.25 h. Factor cortocircuito ×2.
⟳ Girar
④ Filtro FAFA
Biopelícula anaerobia sobre rosetones plásticos (porosidad 55%). Degrada ácidos orgánicos volátiles. Sin electricidad.
3.9 × 2.0 × 2.0 m · V = 14.9 m³
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Especificaciones
NaClO 6–15 mg/L. Bafles deflectores maximizan C·T. TRH = 30 min. Dosificador pasivo por goteo calibrado.
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⑤ Cámara de desinfección
Laberinto con bafles, TRH 30 min, hipoclorito de sodio 6–15 mg/L. Dosificador pasivo por goteo calibrado.
0.8 × 0.8 × 1.0 m · V = 0.44 m³
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Especificaciones
9 zanjas × 28 m. Vp = 1×10⁻⁶ m/s. Grava + geotextil + pasto. Pe = 0.86 m/m. Biopelícula edáfica natural.
⟳ Girar
⑥ Campo de infiltración
9 zanjas paralelas de 28 m. Grava filtrante + geotextil + pasto natural. Tratamiento terciario por biopelícula edáfica.
1 090 m² · 254 m lineales PVC 4"
Planta general del sistema STAR
Plano de planta o render 3D del conjunto. Reemplazar con imagen real del proyecto.
Capítulo 3 · La matemática
Memoria de cálculo: del caudal al volumen
Todo empieza con el caudal de diseño. Sin él, no hay dimensiones posibles. Así se calcula paso a paso bajo la Resolución 0330/2017.
Dotación normativa por altitud (Art. 43)
| Elevación | Dotación neta máx. | Caso |
|---|---|---|
| > 2 000 m.s.n.m. | 120 L/hab·día | – |
| 1 000 – 2 000 m.s.n.m. | 130 L/hab·día | – |
| < 1 000 m.s.n.m. | 140 L/hab·día | ✓ Aplicado |
Q_ARD — Caudal de aguas residuales domésticas
Q = (CR × Pob × D) / 86 400
Q = (0.85 × 158 hab × 140 L/hab·día) / 86 400 s/día
Q = 18 802 L/día / 86 400 s/día
→ Q_ARD = 0.218 L/s = 18 835 L/día = 18.84 m³/día
CR = 0.85 · Sin micromedición calibrada, la norma exige adoptar 0.85
Con el caudal definido, calculamos cada volumen de retención necesario
Volumen útil del tanque séptico (Art. 173)
| Componente | Descripción | Fórmula | Resultado |
|---|---|---|---|
| V_rs | Sedimentación | 158 × 119.21 × 0.5 d | 9.42 m³ |
| V_l | Lodos (3 años) | 40 L/hab·a × 158 × 3 | 18.96 m³ |
| V_n | Natas y espumas | 3.51 × 158 × 2 | 1.11 m³ |
| V_v | Bordo libre gases | 2 × V_n | 2.22 m³ |
| V_útil | Sumatoria | 31.71 m³ | |
FAFA — Volumen del lecho biológico
t_d = (4.0 h + 6.5 h) / 2 = 5.25 h = 0.218 días
V_r = t_d × Q × 2 (factor cortocircuito)
V_r = 0.218 d × 18 835 L/d × 2 = 8 240 L = 8.24 m³
V_total = V_r / Porosidad = 8.24 / 0.55
→ V_FAFA = 14.98 m³ → adoptado 14.9 m³
Porosidad nominal de rosetones plásticos = 55%
Campo de infiltración
Vp = 1.0 × 10⁻⁶ m/s (ensayo percolación in situ)
A_inf = Q / Vp = 0.000218 / 0.000001 = 218 m²
A' = 218 × 2.5 (factor precipitación) = 545 m²
A_campo = 545 / (1 - 0.5) = 545 / 0.5
→ A_campo = 1 090 m² · 9 zanjas · 254 m lineales
Art. 177 RAS: longitud máxima por ramal = 30 m → 9 zanjas de 28 m c/u
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Contenido del plano
Planta acotada: División bicompartimental 4.7 m + 2.3 m. Pantalla de separación con abertura sumergida. Corte longitudinal: Niveles de lodos, natas y bordo libre. Tees de entrada/salida y registro de inspección.
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Plano tanque séptico
Planta y corte longitudinal. 7.0 × 2.3 × 2.0 m. Dos compartimentos.
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Contenido del plano
Corte vertical: Falso fondo perforado, distribución del lecho de rosetones plásticos (porosidad 55%). Detalle: Colector superior, campana de gas, conexión hidráulica entrada/salida.
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Plano filtro FAFA
Detalle del lecho filtrante y colector superior. 3.9 × 2.0 × 2.0 m.
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Contenido del plano
Planta topográfica: 9 zanjas paralelas de 28 m c/u. Caja distribuidora central. Sección tipo: Grava filtrante, geotextil, tubería PVC 4", pendiente y recubrimiento vegetal.
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Plano campo infiltración
9 zanjas paralelas de 28 m con caja distribuidora central.
Capítulo 4 · El espacio físico
Dimensiones construidas de cada unidad
Del cálculo al hormigón. Las dimensiones finales adoptadas para cada estructura.
1
Aforo
Punto de Control — Vertedero Triangular
Planta AutoCAD
Corte longitudinal
Modelo Revit
Render 3D
Detalle constructivo · Fotografía
Detalle técnico
Vertedero 45° de pared delgada. Acero HR. Q = 0.55·H^2.46. Carga hidráulica adoptada: 5 cm. Alta sensibilidad a caudales < 60 L/s. Decreto 1076/2015.
⟳ Girar
0.9 × 0.9 × 0.8 m
V = 0.65 m³ · Carga H = 5 cm · Acero HR
2
Pretratamiento
Trampa de Grasas
Planta AutoCAD
Corte transversal
Modelo Revit
Render 3D
Fases de separación · Fotografía
Detalle técnico
TRH = 4 min (mín. normativo 2.5 min). Velocidad ascendente 4 mm/s. Régimen laminar. Tres fases: lodos, zona clara, nata flotante.
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1.1 × 0.5 × 1.2 m
V = 0.28 m³ · TRH = 4 min
3
Tratamiento primario
Tanque Séptico Bicompartimental
Planta AutoCAD
Corte longitudinal
Modelo Revit
Render 3D
División 2/3–1/3 · Fotografía
Detalle técnico
Cámara 1: 4.7 m (2/3) · Cámara 2: 2.3 m (1/3). Art. 173 RAS. Autonomía lodos 3 años. V_l = 18.96 m³.
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7.0 × 2.3 × 2.0 m
V = 31.7 m³ · TRH = 12 h · 2 cámaras
4
Tratamiento secundario
Filtro Anaerobio FAFA
Planta AutoCAD
Corte vertical
Modelo Revit
Render 3D
Lecho filtrante · Fotografía
Detalle técnico
Rosetones plásticos porosidad 55%. Flujo ascendente pasivo. Biopelícula anaerobia. t_d = 5.25 h. Factor cortocircuito ×2.
⟳ Girar
3.9 × 2.0 × 2.0 m
V = 14.9 m³ · t_d = 5.25 h · Porosidad 55%
5
Tratamiento terciario
Cámara de Desinfección
Planta AutoCAD
Corte bafles
Modelo Revit
Render 3D
Dosificador NaClO · Fotografía
Detalle técnico
NaClO 6–15 mg/L. Bafles deflectores. Producto C·T optimizado. TRH = 30 min. Dosificador pasivo por goteo calibrado.
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0.8 × 0.8 × 1.0 m
V = 0.44 m³ · TRH = 30 min · Cloro 6–15 mg/L
6
Disposición final
Campo de Infiltración
Planta topográfica
Sección tipo zanja
Modelo Revit
Render 3D
Caja distribuidora · Fotografía
Detalle técnico
9 zanjas × 28 m. Vp = 1×10⁻⁶ m/s. Grava + geotextil + pasto. Pe = 0.86 m/m. Biopelícula edáfica natural.
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9 zanjas × 28 m
1 090 m² · 254 m lineales PVC 4"
Planos y fotografías del dimensionamiento
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Contenido del plano
Vista en planta y corte longitudinal de la cámara de aforo. Escotadura triangular a 45°. Detalle de anclaje placa HR.
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Vertedero triangular — Planta y corte
Detalle constructivo de la cámara de aforo con escotadura de 45°.
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Contenido del plano
Sección transversal mostrando las tres fases: lodos (fondo), zona clara (centro) y nata flotante (superficie).
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Trampa de grasas — Sección transversal
Corte mostrando las tres fases: lodos, zona clara y capa de nata flotante.
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Contenido del plano
Planta acotada: Cámara 1 = 4.7 m, Cámara 2 = 2.3 m. Pantalla de separación, tees de entrada/salida y registro de inspección.
⟳ Girar
Tanque séptico — Vista en planta
Dimensiones bicompartimentales 4.7 + 2.3 m, pantalla de separación.
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Contenido del plano
Corte vertical del lecho filtrante. Distribución de rosetones, falso fondo, colector superior y conexiones hidráulicas.
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Filtro FAFA — Corte vertical
Detalle del lecho de rosetones plásticos y colector superior.
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Contenido del plano
Planta acotada: Disposición de bafles deflectores, punto de inyección NaClO y recorrido del flujo en laberinto.
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Cámara de desinfección — Planta
Disposición de deflectores y punto de inyección del hipoclorito.
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Contenido del plano
Planta topográfica: 9 zanjas paralelas, caja distribuidora central, pendientes, cotas y conexión con tubería PVC 4".
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Campo de infiltración — Planta topográfica
Las 9 zanjas paralelas y caja distribuidora central.
Capítulo 5 · El laboratorio
Simulador de caudal y dimensionamiento
Ajuste los parámetros de diseño y observe en tiempo real cómo cambian el caudal generado y los volúmenes de cada unidad.
Simulador de Diseño STAR
Parámetros ajustables · Resolución 0330 de 2017
158 hab
140 L/hab·día
0.85
12 h
0.218
Q_ARD (L/s)
18.84
Caudal (m³/día)
31.7
V séptico (m³)
14.9
V FAFA (m³)
218
Área inf. base (m²)
1090
Campo total (m²)
Puntos acumulados
Complete el quiz para sumar más puntos
0
Capítulo 6 · La evaluación
Quiz técnico: ponga a prueba su conocimiento
10 preguntas sobre diseño de sistemas STAR, normativa colombiana y conceptos de ingeniería sanitaria.
Quiz — Sistemas STAR Descentralizados
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