Introduction

1. Introducción
1.1 Propósito y alcance
En 1996, Parsons Engineering Science International (Parsons) culminó un Estudio de Prefactibilidad de tratamiento y disposición de aguas residuales para el Área Metropolitana Norte de la Ciudad de Lima (Referencias 1 hasta 5). El estudio incluyó las siguientes tareas principales:

1. Proyección de los flujos futuros de aguas residuales para el año 2024, para la zona norte de Lima Metropolitana.
2. Medición de la calidad de las aguas residuales a fin de determinar los niveles de sus constituyentes.
3. Realización de estudios oceanográficos para determinar las corrientes y el parámetro de calidad del agua oceánica.
4. Desarrollo de un modelo computarizado usando datos elaborados a partir del programa de campo para predecir el destino de las aguas residuales descargadas desde un emisor submarino.
5. Realización de un diseño a nivel prefactibilidad para determinar la mejor ubicación y nivel de tratamiento de la nueva planta de tratamiento de aguas residuales.
6. Determinación de la ubicación de un difusor oceánico y realización de un diseño a nivel prefactibilidad a fin de determinar su tamaño, longitud y configuración.
7. Preparación de estimaciones de costos a nivel prefactibilidad para la planta de tratamiento de aguas residuales y el emisor submarino.
8. Preparación del Informe de Prefactibilidad.

Luego de culminar el Estudio de Prefactibilidad, se realizaron estudios ambientales adicionales en 1997 (Referencia 6) para los emisores de Oquendo y La Chira a fin de determinar los recursos biológicos oceanográficos básicos en las inmediaciones del emisor propuesto. El propósito del estudio ambiental era determinar las condiciones para los siguientes recursos biológicos: plancton, peces, comunidades bénticas, comunidades intermareales, operaciones de mariculura y zonas donde habitan los leones marinos.

Este proyecto representa la siguiente fase en la implementación de las mejoras en el tratamiento y descarga de aguas residuales para el Norte de Lima. El trabajo requirió la realización de investigaciones preliminares de ingeniería las cuales se centraron en la selección del proceso de tratamiento preferido y la longitud del emisor para lograr los estándares ambientales recomendados. Se preparó una serie de memorándums técnicos (MT), los cuales se han resumido en este informe final, sobre los siguientes asuntos:

· Estimación de los requisitos de terreno para la planta de tratamiento de aguas residuales y la configuración de los puntos de conexión del colector de aguas residuales (MT No.1).
· Caracterización de la calidad de las aguas residuales, incluyendo presencia de metales, y desarrollo de un sistema de monitoreo de aguas residuales (MT No. 2).
· Evaluación de las alternativas de tratamiento para las aguas residuales basándose en criterios ambientales y de costos, y en la identificación del sistema de tratamiento recomendado (MT No. 3).
· Determinación de la longitud requerida del emisor para satisfacer los estándares de calidad del agua recibida, utilizando técnicas de modelamiento por computadora ya establecidas. (MT No. 4).
· Diseño a nivel factibilidad de la alternativa de tratamiento seleccionada, incluyendo la preparación de planes preliminares y una estimación de costos (MT No. 5).
· Diseño a nivel factibilidad del emisor submarino recomendado, incluyendo la preparación de planes preliminares y estimación de costos (MT No. 6).
Al concluir el diseño preliminar a nivel factibilidad y la estimación de costos, se preparó un plan financiero para describir los posibles métodos financieros que SEDAPAL podría emplear para financiar el proyecto.

1.2 Autorización
En octubre de 1998, SEDAPAL autorizó a Parsons para que preparase este estudio de factibilidad. El estudio está financiado por la Trade Development Agency (TDA) de los Estados Unidos de América, en virtud de un subsidio a SEDAPAL. En respuesta a una autorización del Banco Mundial, Parsons preparó un estudio geotécnico marino preliminar para el emisor Norte de Lima (Referencia 7). Estos estudios proporcionan los datos geotécnicos y geofísicos necesarios para evaluar las alternativas del emisor y preparar el diseño preliminar del emisor submarino.

1.3 Estudios previos
El Estudio de Prefactibilidad determinó que la planta debería ser diseñada de tal forma que permitiese manejar los flujos promedio y máximos proyectados para el año 2024 de 14.9 y 22.4 m3/s, respectivamente. El sistema propuesto en el Estudio de Factibilidad incorporaba los siguientes elementos principales:

· Tamizado grueso utilizando rejillas de barras.
· Microtamizado utilizando aproximadamente 40 tamices giratorios cilíndricos, cada uno con una capacidad aproximada de 0.6 m3/s.
· Eliminación de las aguas residuales en el océano mediante un emisor.

En el Estudio de Prefactibilidad se evaluaron diversas áreas de la planta de tratamiento de aguas residuales y del emisor en la zona norte de Lima. Los criterios utilizados para evaluar las áreas alternativas incluyeron el costo del terreno, costo y dificultad de intercepción de los emisores existentes y los efectos ambientales y sociales de la ubicación y operación de una planta de tratamiento de aguas residuales en cada lugar. El área seleccionada fue la mejor de todas aquellas evaluaciones. La Gerencia de SEDAPAL estuvo de acuerdo con la selección en 1995 y 1996. Siguiendo el Estudio de Prefactibilidad, SEDAPAL llevóa cabo los diseños preliminares y finales de los principales interceptores, los que transportarán las aguas residuales al lugar.

Como parte del Estudio de Prefactibilidad, se recopilaron las mediciones de la corriente oceanográfica registradas tanto en verano como en invierno. Los resultados se utilizaron para desarrollar un modelo hidrodinámico para predecir el transporte y dispersión de aguas residuales descargadas a través de un emisor submarino. El modelamiento se basó en una concentración de coliformes fecales en el agua no tratada de 2 x 107 MPN/100ml. El principal criterio empleado para evaluar los requisitos para el emisor submarino fue la capacidad de eliminar la contaminación por coliformes fecales en las playas y en las zonas ecológicamente sensibles cercanas a la Isla San Lorenzo. La operación del modelo se efectuó utilizando una tasa de descomposición de coliformes fecales (valor T90) de 24 horas.

El modelamiento de los resultados para el Estudio de Prefactibilidad indicó que un emisor de 8 kilómetros de longitud y 3.65 metros de diámetro, que descargara a una profundidad de 45 m, sería suficiente para proteger las playas y las zonas ecológicamente sensibles. El emisor estaría provisto de un difusor de tipo horquilla, con una longitud aproximada de 970 metros en cada pata de la horquilla e incorporaría unos 200 a 300 orificios de descarga.

En el Estudio de Prefactibilidad se reconoció que las condiciones geotécnicas del fondo oceánico en la zona de Oquendo representarían un reto para la construcción de un gran emisor. En el transcurso del tiempo geológico, la deposición de materiales del río Rímac ha creado sedimentos finos y profundos. Los estudios geotécnicos preliminares indicaron que los sedimentos tienen poca densidad, gran compresibilidad y un alto potencial de consolidación (licuefacción) durante un evento sísmico. Tales condiciones podrían requerir un diseño especial de solera de fondo para el emisor, incluyendo una posible cimentación sobre pilotes o juntas especiales para un emisor situado en el fondo del mar.

Asimismo, existe un gran tráfico de barcos en la zona, ya que muchas embarcaciones mayores encallan en el Puerto del Callao, el principal Puerto del Perú. El área propuesta para el emisor es una zona de anclaje de barcos y esto hace posible que las anclas de los buques causen daños al emisor; este problema debe ser abordado en el diseño final del emisor.

Es posible adoptar dos métodos de construcción alternativos para los emisores submarinos de gran diámetro en las zonas de inestabilidad potencial del suelo oceánico tales como en Oquendo: excavación de fosas y túneles. Para el método de fosas, se excava una profunda fosa a lo largo del suelo oceánico y típicamente ésta se extiende desde la playa hasta un punto en el que el suelo oceánico natural puede soportar el peso del emisor. La tubería del emisor se coloca a todo lo largo del fondo de la fosa y se recubre con roca para lograr un blindaje de protección. La roca de protección por lo general se extiende 1 a 2 metros por encima de la parte superior de la tubería, y la parte superior de la roca está al ras del fondo oceánico natural contiguo.

Con este método de construcción, se reduce considerablemente la posibilidad de un asentamiento diferencial durante un movimiento sísmico. Asimismo, se mitiga el daño potencial al emisor causado por las anclas de los barcos, así como las fuerzas laterales causadas por la acumulación de sedimentos a un lado del emisor. Las desventajas principales con este método son el alto costo de la construcción relacionado con la excavación de una fosa larga y profunda, y las grandes cantidades de roca de protección que se requieren.

De otro lado, es posible construir un emisor haciendo un túnel por debajo del suelo oceánico. Para la construcción del túnel, existen dos opciones de difusores:

1. Se construye un túnel hasta un punto en la zona sublitoral externa en donde el suelo oceánico puede soportar el peso del difusor. En este punto, se construye un tubo ascendente que vaya desde el túnel hasta el fondo oceánico. El tubo ascendente se conecta con un difusor tipo horquilla en el lecho del mar, idéntico al difusor para un emisor submarino convencional.
2. A partir del túnel se construye una serie de tubos ascendentes verticales, cada uno de los cuales termina por encima del lecho marino y está provisto de una torre difusora de toberas múltiples.

1.4 Objetivos ambientales
El Estudio de Prefactibilidad recomendó el uso de normas ambientales como base para el diseño de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales y Emisor Submarino Norte de la Ciudad de Lima. Dichas normas se basaron en la revisión de las normas existentes de las siguientes fuentes:
· Perú
· Otros países latinoamericanos
· Estados Unidos
· Unión Europea
· Organización Mundial de la Salud
Estas normas propuestas fueron revisadas y aceptadas por PROMAR, SEDAPAL y una junta de evaluación integrada por expertos internacionales convocados por el Banco Mundial en Washington D.C. en mayo de 1996. Se establecieron metas para los siguientes criterios:
· Sólidos sedimentables
· Bacterias coliformes fecales
· Oxígeno disuelto y demanda bioquímica de oxígeno
· Materiales de flotación
· Materiales tóxico
En la sección 3.2 se presentan las normas específicas.
1.5 Reconocimientos
Durante el desarrollo de este estudio, Parsons recibió información y asistencia de una serie de personas y agencias. Parsons desea reconocer el apoyo de SEDAPAL, la Trade Development Agency de los Estados Unidos de América y el Banco Mundial por su valiosa ayuda en la culminación de este estudio.