Apunte Saneamiento y gestin ambiental

Apunte Saneamiento y gestin ambientalMarian B. Shaw

Saneamiento y gestin ambiental 2013

Compilado y redactado por Mariana B. Shawndice -Programa de la materiaUnidad 1: Principios de saneamiento ambiental5Contaminacin de aire, suelo y agua e influencia antrpica.5Agua y salud6Microorganismos presentes en alimentos o agua6Enfermedades hdricas y no hdricas7Enfermedades hdricas7Enfermedades no hdricas7Otras enfermedades7Aspectos fsicos, qumicos y microbiolgicos del agua8Caractersticas fsicas8Caractersticas qumicas8Caractersticas microbiolgicas10Unidad 2: Requerimiento de calidad del agua11Organismos11A nivel mundial11A nivel del continente11A nivel del pas11Clasificacin del agua segn su uso (CEPIS)11Unidad 3: Parmetros bsicos y planificacin de los servicios de infraestructura sanitaria12Horizonte de planificacin12Perodo de diseo12Vida til12Parmetros bsicos12Crecimiento de las poblaciones12Dotacin12Calidad del agua13Caractersticas geogrficas13Consumo de agua13Elementos para la elaboracin de proyectos14Recopilacin de datos y antecedentes14Unidad 4: Obras de captacin de aguas15Condiciones bsicas a satisfacer15Captacin de aguas superficiales15Torre de toma15Toma canal16Toma en lagos y ros16Tomas en lago de nivel variable16Muelles de toma17Azud o muro nivelador17Captacin de aguas subterrneas18Napas sublveas18Perforaciones: napas profundas19Captacin de aguas pluviales21Unidad 5: Obras de conduccin de aguas22Condiciones a satisfacer22Resistencia22 Impermeabilidad22Resistencia a la corrosin/agresividad23Lisura interior23Durabilidad23Uniones con accesorios y dispositivos23Longitud de las caeras24Instalacin24Dimetro econmico24Acueductos25Rehabilitacin25Refuerzos25Acueducto Comodoro Rivadavia25Unidad 6: Coagulacin, floculacin y sedimentacin26Coagulacin26Coagulantes26Sedimentacin27Curva de decantacin28Alcalinizacin28Tipos de sedimentadores28Unidad 7: Filtracin y desinfeccin31Filtracin31Clasificacin de filtros31Proceso de limpieza31Desinfeccin32Remocin de la dureza32Carbn activado32Unidad 9: Almacenamiento y distribucin de aguas33Tanque de reserva33Tanque de distribucin33Redes de distribucin34Clculo34Accesorios de la red35Unidad 10: Depuracin de lquidos cloacales37Caractersticas de los lquidos cloacales37Cuerpos receptores37Dilucin37Infiltracin38Irrigacin38Recarga de napas subterrneas38Unidad 11: Pre-tratamiento de efluentes39Etapas de una planta de tratamiento39Tratamiento preliminar39Rejas39Desarenadores40Tratamiento primario40Cmaras spticas41Tanques Imhoff41Pozos ciegos41Unidad 12: Tratamientos primarios y biolgicos o secundarios43Lechos percoladores43Lodos activados43Sedimentacin de efluentes45Tratamiento de barros45Espesador de barros45Zanjas de oxidacin (playas de secado)46Lagunas de estabilizacin46Unidad 13: Residuos Slidos48Transformacin biolgica48Composicin media48Situacin en la ciudad de Buenos Aires49Reciclado49Mercado49Relleno Sanitario (CEAMSE)50Relleno sanitario: Emplazamiento50Relleno sanitario: Estudios Previos51Unidad 14: Impacto y gestin ambiental54Monitoreo de aguas54Aguas superficiales54Aguas superficiales55Planta de tratamiento de lquido lixiviado55Planta Potabilizadora de Agua57Conducto de aduccin57Cmara de Carga (C.C.)57Desarenador58Canaleta Parshall58Acondicionador y decantador58Filtros59Reserva60Redes colectoras cloacales61Funcin de la colectora61Elementos necesarios para la elaboracin del proyecto61Condiciones de proyecto62Clculo63Planta depuradora de lquidos cloacales65Introduccin65CLCULO DE PLANTA DEPURADORA65Rejas65Desarenador66Canaleta Parshall66Tanque de aireacin66Sedimentador secundario68Espesador de barros69Playas de secado69Cmara de cloracin70

Unidad 1: Principios de saneamiento ambientalContaminacin de aire, suelo y agua e influencia antrpica.La actividad humana precisa la utilizacin de aire, suelo y agua. El aire es el elemento ms fundamental ya que no tenemos manera de sustituirlo; un adulto respira 75 tambores de 200l por da, 15000l. La primera capa de suelo, suelo con elementos orgnicos, nos provee lo necesario para el crecimiento de las plantas. Para ingerir agua, podemos tanto tomarla directamente como tal, o comer frutas con alto contenido de lquido, como la sanda. Contaminacin de aire. El aire est compuesto por 21%O2, 70%N, y otros gases como CO2. La contaminacin del aire modifica su composicin, aumentando el CO2, o agregando sustancias extraas. Las principales fuentes de contaminacin atmosfrica son la combustin (calefaccin, centrales termoelctricas, generacin de energa, automviles, ferrocarriles, barcos, aviones) y los procesos industriales desarrollados por industrias como la qumica, cementicia, nuclear, etc. Contaminacin del suelo. En la composicin del suelo entran en proporciones variables arena, arcilla, calcreos y materia orgnica (humus). Se estima que un gramo de tierra contiene entre 100mil a 50millones de microorganismos. Se agrupan en colonias bacterianas, que son agentes desintegradores de la materia orgnica, convirtindola en sustancias minerales, que son absorbidas por los vegetales. Pueden desarrollarse bacterias patgenas, que transmiten enfermedades tales como clera, el ttano, la tuberculosis, etc. Las principales causas de la contaminacin del suelo son: - aguas superficiales que forman terrenos anegadizos son propicias a la creacin de focos de mosquitos transmisores de enfermedades- el depsito de residuos slidos sobre superficie origina la proliferacin de ratas y moscas- el enterramiento de los residuos orgnicos sin los debidos recaudos- los residuos industriales e infiltraciones de petrleo- el empleo incontrolado de pesticidas e insecticidas Contaminacin del agua. Pone en peligro la salud pblica, complica y encarece el abastecimiento de agua potable, perjudica la pesca, la agricultura, entre otros. Las plantas de tratamiento no son capaces de remover, transformar o destruir ciertos compuestos orgnicos resultados de nuevos procesos industriales. Lo mismo pasa con ciertos detergentes y desperdicios slidos de origen plstico o sinttico. Las causas de contaminacin de las aguas son:a) desages urbanos, cloacales y pluvialesb) desages industrialesc) desages originados por la explotacin del petrleod) desages originados por explotaciones agropecuariase) desages de temperatura elevadaf) descargas slidas

a) Desages urbanos. La materia orgnica reduce el oxgeno disuelto en el agua debido a la accin bacteriana que la descompone. Los detergentes, materiales plsticos y los microorganismos patgenos agudizan este problema. La rotura accidental de colectoras por motivos fsicos o desgaste por los desechos industriales no controlados, obliga a derivar los desages a conductos pluviales que descargan en playas prximas a tomas de agua para abastecimiento.b) Desages industriales. Son de gran variabilidad, de acuerdo con las caractersticas del lquido y los caudales. Pueden tener impurezas minerales (contaminacin qumica por plomo, mercurio, etc. Industrias metalrgicas, electrnicas, etc), orgnicas(contaminacin biolgica. Industria de carne, leche, textil, etc), o ambas (curtiembres, papeleras, etc)c) Desages generados por la explotacin de petrleo. Los accidentes en los barcos que lo transportan, y el poco cuidado al lavar las bodegas en alta mar liberan petrleo que las corrientes acumulan en zonas en las que impiden todo crecimiento vegetal, o inutilizan playas y grandes zonas costeras. La fina capa de petrleo impide la difusin del oxgeno del aire en el agua, indispensable para el proceso de autodepuracin.d) Desages originados por explotaciones agropecuarias. El agua usada para riego suele sufrir cambios en su calidad; los ms comunes son el aumento de sales minerales, contenido de nutrientes y aumento de la concentracin de nitratos. El uso intensificado de insecticidas y herbicidas hace que las sustancias txicas que contienen provoquen alteraciones graves en la fauna acutica.e) Desages de temperatura elevada. Se reduce la solubilidad del oxgeno en el agua debido a la alta temperatura, lo cual trae consecuencias en la vida de los peces. f) Descargas slidas. El problema creado se traduce en embanques, aumento de turbiedad y slidos en suspensin,, contaminacin por materia orgnica y peligro de microorganismos patgenos. Aguas subterrneas. La degradacin de las napas profundas de agua se suele producir a travs de perforaciones parar provisin de agua, no encamisadas ni selladas convenientemente, con lo cual se comunica con la napa fretica que est contaminada con lquidos cloacales. Agua y saludExiste una estrecha relacin entre la salud y el agua. En nuestra ciudad, coincidentemente con la instalacin del servicio de agua potable, se experiment una sensible mejora en la salud de la poblacin, sobre todo en las enfermedades de origen hdrico; mejora que se percibi de nuevo estadsticamente cuando en el ao 1914 se incorpor la tcnica del agregado de cloro como bactericida. Es pues fundamental la existencia de un sistema adecuado de provisin de agua para atender la necesidad vital de los individuos, y que adems permita la instalacin de sistemas hidrulicos de evacuacin de desechos.Las enfermedades se pueden dar de distintas formas: Endemias. Proceso patolgico que se mantiene a lo largo de mucho tiempo en una poblacin o zona geogrfica determinada, y no se expanden a otros lugares. Ejemplos son la malaria, la fiebre amarilla. Epidemias. Proceso patolgico estacional, es decir, dura un determinado perodo de tiempo, en una zona geogrfica dada. Un claro ejemplo es la gripe. Pandemia. Es la afectacin de una enfermedad infecciosa de los humanos a lo largo de un rea geogrfica extensa.Microorganismos presentes en alimentos o agua Salmonella. En leche, huevos, carne cruda. Nuseas, vmitos, fiebre moderada. Escherichiacoli. En carnes, productos lcteos y agua. Diarrea y vmitos. Campylobacter. Es causa de abortos espontneos en ganado vacuno y aves de corral. En humanos provoca fiebre, dolor abdominal, ydiarrea. Staphylococusaureus. En verduras. Puede producir una amplia gama de enfermedades, que van desde infecciones cutneas y de las mucosas relativamente benignas, hasta enfermedades de riesgo vital. Clostridium. Del intestino, en suelos y agua. Pueden producir desrdenes neurolgicos (clostridiumbotilinum), entre otros. Shigella. En alimentos. Provoca calambres, diarrea y fiebre. Hepatitis.Enfermedades hdricas y no hdricasEnfermedades hdricasSon aquellas causadas por organismos patgenos presentes en el agua y que ingresan al organismo por la boca. Se relacionan con la contaminacin debido a materia fecal humana. Clera (vibrin colrico). Elcleraes unaenfermedad infectocontagiosaintestinal aguda. Se caracteriza por unadiarreaacuosa de gran volumen que lleva rpidamente a ladeshidratacin. En 1867 hubo una gran epidemia. Fiebre tifoidea (bacillustyphi). Es unaenfermedad infecciosa. Su reservorio es el humano, y el mecanismo de contagio esfecal-oral, a travs deaguay dealimentoscontaminados con deyecciones. Est caracterizada porfiebrealta constante (40),sudoracinprofusa,gastroenteritisydiarrea. Fiebre paratifoidea (salmonella paratyphi). El cuadro clnico es similar al de lafiebre tifoideapero se presenta generalmente con un curso ms benigno. Hepatitis tipo A (hepatovirus). Es unaenfermedad infecciosa caracterizada por unainflamacinaguda delhgadoen la mayora de los casos .La transmisin ocurre por agua contaminada o alimentos contaminados y en algunos pases puede ser importada cuando se viaja a zonas de alto riesgo.Enfermedades no hdricasSon aquellas causadas por organismos patgenos que precisan del agua para el desarrollo de la enfermedad, pero no para su transmisin. Entre ellas tenemos: Denge (aedesaegypti). El mosquito hembra deposita sus huevos en agua estancada, donde se desarrollan las larvas. La infeccin causas sntomas gripales (fiebre, vmito, dolores musculares, dolores seos y de articulaciones, retroculares, etc.), y en ocasiones evoluciona hasta convertirse en un cuadro potencialmente mortal. Fiebre amarilla (flavivirusamaril). El vector tambin es el mosquito aedesaegypti. es una enfermedadviralaguda e infecciosa, que suele causar ictericia, de ah el amarilla.} Paludismo o malaria. El vector es el mosquito anopheles. Es una enfermedad producida por parsitos del gnero Plasmodium. La fiebre y los escalofros son sntomas cclicos, repitindose cada dos o tres das.Otras enfermedadesOtras enfermedades que no precisan agua para su transmisin son: Hantavirus. Agrupa distintos virus los cuales son transmitidos porroedoresinfectados (zoonosis) y en humanos generalmente producen dos tipos de afecciones: un tipo defiebre hemorrgica viral, lafiebre hemorrgica con sndrome renal(FHSR); o elsndrome pulmonar por hantavirus(SPHV), una afeccin pulmonar muy grave. Mal de chagas. Es unaenfermedad parasitariatropical, generalmente crnica, causada por Trypanosomacruzi. Se caracteriza porfiebre,inflamacin de ganglios linfticos, aumento del tamao de hgado y bazo. En laetapa crnica, a la cual llegan entre el 30% y el 40% de todos los pacientes chagsicos, suele habercardiomiopatadifusa grave, o dilatacin patolgica del esfago y colon, megaesfago y megacolon respectivamente. Mal de los rastrojos. Es unafiebre hemorrgica viral, enfermedad viral. Es causada por el agente viralJunin virus. Suvectores unaespeciederoedor, la laucha del maz o ratn maicero. Comienza como una vulgar gripe, progresando hasta el deceso. HACRE. Hidroarsenisismo crnico regional endmico. Provoca alteracionescardacas, vasculares yneurolgicas, repercusiones en elaparato respiratorioy lesioneshepticas,renalese hiperqueratosis cutneaque avanzan progresivamente hasta lasneoplasiasocncer.Aspectos fsicos, qumicos y microbiolgicos del aguaEl agua destinada al consumo debe ser potable y para ello debe reunir ciertas condiciones fsicas, qumicas y bacteriolgicas. Del volumen de la hidrosfera slo el 3% es agua dulce y de ese porcentaje las tres cuartas partes estn constituidas por las masas heladas del planeta. El agua disponible no se encuentra distribuida regularmente en los continentes y la contaminacin creciente, as como tambin el uso abusivo de las napas subterrneas es un motivo de preocupacin mundial.Caractersticas fsicas Temperatura. Preferentemente debe ser menor o igual a 15C Sabor y olor. Puede deberse a componentes voltiles o algn otro tipo de elemento. Debe corregirse. Pantalla que capta los rayos dispersados de luzTurbiedad. Se debe a que las partculas presentes en el agua dispersan la luz, sobre todo las coloides. Para medir esta caracterstica se utiliza el turbidmetro de Jackson o el nefelmetro. En general, se pide que sea menor que 3 UNT (unidades nefelomtricas de turbiedad). En Buenos Aires se pide < 1 UNT. Las aguas subterrneas tienen menor turbiedad que las superficiales.

Solucin de SiO2 con la cual se calibra la dispersin.

Color. Se debe a sustancias disueltas en el agua. Existe una escala de color que se calibra con una solucin de cobalto y platino. El color debe ser menor a 5 en dicha escala.Caractersticas qumicas Alcalinidad. Est dada sobre todo por carbonatos, bicarbonatos y oxidrilos . Estos elementos se llevan a un equivalente de carbonato de calcio , y tiene que ser 100 mg/l porque conviene que sean algo alcalinas por cuanto previene enfermedades cardiovasculares. Dureza. Dada por sales que contengan Ca y Mg, y puede que tengan carbonatos o no-carbonatos. Provoca problemas de incrustaciones en calderas (sarro). Las aguas se clasifican de blandas a muy duras de 50 mg/l en 50 mg/l. Tambin se lleva a equivalentes de y tiene que ser 400 mg/l (agua muy dura).

Ca Carbonatos + 400 mg/lMg No carbonatos

pH. Potencial hidrgeno. Debe estar aproximadamente entre 6,5 y 8. Aluminio. Residual de tratamientos de potabilizacin. Debe ser menor a 0.20 mg/l Hierro. Menor a 0,3 mg/l Otros.Cu < 1 mg/lPb < 0,05 mg/lHg < 0,001 mg/l (Metales pesados)Cr < 0,05 mg/lCd < 0,005 mg/l

Hay dos tipos de sustancias en el agua. Las sustancias suspendidas son aquellas que producen turbiedad, y las disueltas no, y en exceso saturan. Hay compuestos orgnicos y compuestos inorgnicos.Compuestos inorgnicos Cloro (Cl). Se agrega por su efecto desinfectante. Tiene una parte activa y una residual, ya que necesitamos que subsista para seguir desinfectando en el recorrido (puede haber contaminacin por filtraciones). Como mnimo, debe haber 0,2 mg/l. No se regula el mximo en ninguna norma, pero se recomienda no ms de 0,5 mg/l, ya que se siente demasiado el gusto. El cloro pierde eficacia en almacenamiento, con lo cual no es recomendable almacenarlo. Cloro residual libre: Existe cuando no hay elementos que demandan cloro. Estos son los microorganismos oxidables. Est dispuesto a actuar inmediatamente en caso de infiltrarse un microorganismo. Cloro residual combinado: Se ha combinado con otros elementos, por lo que al ingresar elementos oxidables debe separarse de esos elementos antes de actuar. La reaccin ocurre en forma automtica, pero no inmediata. Sales: Cloruros y sulfatos . No deben estar en una concentracin mayor a 1,5 g/l. Para calcular su cantidad, se utiliza el mtodo de conductividad o residuo conductimtrico. Se mide en S/cm (micro siemens). Floruros (). Es importante para prevenir las caries, y su presencia se regula por ley. La cantidad mxima admisible se da en funcin de la temperatura promedio diaria de la zona, y la cantidad de litros por persona. En BsAs, 1 mg/da. De haber flor en exceso, se produce hidrofluorosis (manchas en los dientes y deformaciones). Arsnico. Es un problema natural de las aguas subterrneas. Provoca HACRE y cncer arsenical. Se admiten hasta 10 g/l. Nitratos (). En general son de origen antropognico, aunque tambin existe de forma natural. Impide que la sangre transporte oxgeno, y forman potentes cancergenos. Su concentracin debe ser menor a 45 mg/l.

Compuestos orgnicosProvenientes de pesticidas, herbicidas y plaguicidas de base clorada (prohibidos actualmente): AldrinDieldrin DDT Clordano 2,4D Hexacloro ParatinOtros Trihalometanos (THM). Son cancergenos. Surgen del agregado de cloro sobre aguas con elementos orgnicos. El cloro se debe aplicar luego de tratar el agua con procesos previos que eliminen el mximo de elementos orgnicos posible. Tetracloruro carbono Tricloruro etilenoCaractersticas microbiolgicasPara determinar la presencia de bacterias en el agua se utilizan los llamados indicadores. Son otros microorganismos, no necesariamente patgenos, que si no estn, tampoco estn los que nos interesan. Son de ms fcil determinacin, y se buscan en pocas de epidemia. La presencia de bacterias se determina de 2 maneras, por Nmero Ms Probable (NMP) o Unidad Formadora de Colonias (UFC). Hay ms probabilidades de encontrarlas en primavera o verano.Indicadores: Coliformes. Su presencia indica contaminacin fecal. Debe ser 3 NMP. Se realiza un cultivo en una placa en un agar, a cierta temperatura. Escherichiacoli. Su presencia indica contaminacin fecal. Proviene del intestino del hombre. No debe haber. Pseudomonasaeruginosa.Su presencia indica contaminacin fecal. Ausencia. Aerobias. Bacterias que precisan de oxgeno. Recuento total 100 UFC/ml.

Unidad 2: Requerimiento de calidad del aguaOrganismosExisten diversos organismos que establecen clasificaciones, normas y convenios respecto de la alimentacin, la salud, y lo que nos compete, el agua potable.A nivel mundial OMS (Organizacin Mundial de la Salud), base en Ginebra. EPA (Environmental Protection Agency), particularmenteel sector de Water Supply and Resources. EPANET para el clculo de redes de agua.A nivel del continente OPS (Organizacin Panamericana de la Salud), sede en Lima. CEPIS (Centro Panamericano de Ingeniera Sanitaria). Control de la calidad de agua segn su uso.A nivel del pas Ministerio de Salud Instituto Nacional de Alimentos ENOHSA (Ente Nacional de Obras Hdricas y Saneamiento Ambiental) Comisin Nacional de Alimentos Cdigo Alimentario Argentino (CAA).El Cdigo Alimentario Argentino (CAA) fija la calidad del agua en aspectos fsicos, qumicos y bacteriolgicos segn se indic anteriormente (pgina 6). El artculo 982 refiere al agua potable de suministro para uso domiciliario, y el Art. 983 al agua envasada (potabilizada) sea de origen subterrneo, con algn agregado (gas carbnico).Clasificacin del agua segn su uso (CEPIS) Aguas tipo I. Uso domiciliario e industrial que requiere agua potable, siempre que en el segundo caso forme parte de un producto destinado al consumo humando o entre en contacto con l. Subtipo I A. Aquellas que desde el punto de vista sanitario se pueden acondicionar con la sola adicin de desinfectantes. Subtipo I B. Aguas que pueden ser acondicionadas por medio de procesos de tratamiento convencionales (sedimentacin, floculacin) Subtipo I C. Necesitan otros procesos ms complejos, no convencionales para ser acondicionadas. Aguas tipo II. Uso agropecuario. Subtipo II A. Aguas para riego de vegetales destinados a su consumo en crudo (huerta) Subtipo II B. Otros cultivos o usos (forraje, algodn, zonas para forestar) Aguas tipo III. Aguas marinas o de ncleos costeros destinados a la cra y/o explotacin de moluscos, pescados, etc, para su consumo en crudo. Aguas tipo IV. Destinadas a balnearios, deportes acuticos, etc. Subtipo IV A. Contacto con humanos total (piletas) Subtipo IV B. Contacto parcial (pesca) Aguas tipo V. Usos industriales que no requieren agua potable. Aguas tipo IV. Navegacin y generacin de energa.

Unidad 3: Parmetros bsicos y planificacin de los servicios de infraestructura sanitariaHorizonte de planificacinHay que planificar las obras para siempre con visin a futuro. Excede ampliamente el perodo de diseo.Perodo de diseoEs el tiempo que se estima por clculo que va a durar el servicio. Buscamos proveer el servicio a 20 aos, ya que es el perodo que cumple la relacin costo-beneficio, y que me permite la durabilidad del material de la caera. En el camino puede haber renovaciones para extenderla.Vida tilPerodo de tiempo en que estn las instalaciones en servicio hasta que son desafectadas. Es el tiempo que duran en la realidad. Puede prolongarse mediante reparaciones, reacondicionamientos, etc. Por ejemplo, trenes de hace 60 aos que siguen en funcionamiento. El lmite operativo es cuando ya no hay reacondicionamiento que pueda volver a ponerlo en servicio de forma satisfactoria.Parmetros bsicos Poblacin Dotacin Calidad del agua Caractersticas geogrficas Instalaciones Coeficiente de picoCrecimiento de las poblacionesLa mayor esperanza de vida resulta de los progresos en la medicina, la vacunacin sistemtica, el uso de antibiticos, mejor higiene pblica y mejor alimentacin. Se incrementa la presin sobre los recursos por la extensin de los cultivos y los medios de produccin de alimentos, la produccin de desechos y la tendencia a concentracin urbana.La tasa de crecimiento vara segn los pases. Nuestro pas duplica su poblacin cada 50 aos. Al considerarse el crecimiento de la poblacin deben hacerse estimaciones de crecimiento futuro mediante mtodos matemticos. El clculo que se realiza es el siguiente:

Donde i1 e i2 son las tasas de crecimiento esperadas.DotacinLa dotacin necesaria vara con las condiciones climticas, la poblacin, la industrializacin y la posibilidad de provisin. La dotacin mnima completa es de 150 a 200 l/hab.da. En los prcticos utilizamos 200, 250 l/hab.da. Si tenemos en cuenta que se servir tambin a una cloaca, la dotacin ser mayor. La dotacin futura siempre deber ser aumentada respecto a la actual, y va a depender del inversor, ya que habr una dotacin mxima para que el proyecto sea viable, y depender tambin del lugar, de las condiciones y de las fuentes de agua.Calidad del aguaEl agua destinada al consumo debe ser potable y reunir las condiciones fsicas, qumicas y microbiolgicas previamente desarrolladas.Caractersticas geogrficasEl agua proveniente de las precipitaciones se descarga sobre la superficie de la tierra. En parte se evapora, otra se absorbe, otra la absorben las plantas, y el resto escurre por la superficie formando arroyos, lagos y ros. Esto define las fuentes de provisin: subterrneas, superficiales y de lluvia. Dependiendo del rea del pas en que nos encontremos, tenemos distintos registros de precipitaciones, acuferos subterrneos, ros.Consumo de aguaTenemos dos formas distintas de representar los caudales que se consumen: en funcin de todo un ao y en funcin de todo un da.

Q (m3/da)QB = caudal mnimo diarioQC = caudal medio diarioQD = caudal mximo diario (mximo QE)QA = caudal mnimo horarioQE = caudal mximo horario

QDQBQC

Das del ao

Q (m3/h)

QCQE

QA

Horas del da

19:0011:006:00

QD, caudal mximo diario, depende del clima, de las temperaturas medias de invierno y verano de la regin.Tendremos en cuenta para el clculo del coeficiente de mayoreo la relacin entre QD y QE:

Sabemos a partir de datos que 1 se encuentra entre valores de 1,2 y 1,5.

QE, caudal mximo diario, depende de la poblacin y sus costumbres.Tambin tendremos en cuenta para el clculo del coeficiente de mayoreo la relacin entre QD y QC:

Sabemos a partir de datos que 1 se encuentra entre valores de 1,5 y 1,9.

En funcin de los coeficientes definidos, calculamos el coeficiente de mayoreo, para realizar los clculos de agua tal que cubran el mximo consumo (horas pico).

Lo acotamos entre valores de 1,6 y 2,4

Elementos para la elaboracin de proyectosRecopilacin de datos y antecedentes1. Relevamiento planialtimtrico. Es la consideracin de las cotas de terreno, y conocerlas en la esquina inferior izquierda de todas las manzanas del amanzanamiento a servir. Despus se trazan las curvas de nivel.2. Densidad de las construcciones. Se deben ubicar las zonas con distintas densidades de poblacin.3. Lmite de radio urbano. Nos define el tamao del proyecto.4. Zona que se estima servir en la primera etapa.5. Zonas fabriles. Por su mayor consumo, exigen un tratamiento especial en el proyecto.6. Ubicacin de parques industriales.7. Obtener el Plan Regulador para la zona de la Municipalidad.8. Ubicacin de edificios de importancia (escuelas, hospitales, laboratorios, etc.)9. Relevamiento de calzadas y veredas. Es necesario conocer el ancho y tipo de pavimento y vereda por costos de excavacin.10. Estudio de suelos. Imprescindible para el costo de excavacin y para determinar la fundacin del tanque de distribucin.11. Actividad general de la poblacin. Fuentes de trabajo, nivel medio econmico, etc.12. Datos meteorolgicos generales.13. Datos censales. Para determinar el crecimiento de una poblacin hay que tener en cuenta la tasa de crecimiento provista por el INDEC.

Unidad 4: Obras de captacin de aguasCondiciones bsicas a satisfacerSe tiene en cuenta la complejidad de la instalacin. Caudal necesario. Tener en cuenta que la cantidad que entra a la planta sea mayor que la que sale, ya que hay utilizacin interna. Capacidad hidrulica en las peores condiciones Facilidad de acceso para la ejecucin y mantenimiento Estabilidad de la obra Seguridad contra inundaciones (motores sobre la creciente mxima) Seguridad contra contaminaciones (alejarse de descargas industriales o cloacales) Estudiar niveles mximos y mnimos tal que haya agua todo el ao Evitar el material de arrastre. Ubicar desarenadores cercanos a la tomaCaptacin de aguas superficialesConsiste en desviar agua de canales o cauces naturales. Torre de toma

Torre de toma del Ro de la Plata.

Toma canal

Toma en lagos y ros

Tomas en lago de nivel variable

Muelles de toma

Hay que prestar especial atencin a las juntas de las caeras de aspiracin, ya que la presin es menor que la atmosfrica, y si no estn bien selladas puede haber filtraciones.El muelle se calcula para sostener el peso de camiones y equipos de instalacin y mantenimiento.

Azud o muro nivelador

Como se eleva el nivel, podemos asegurar que el canal lateral de derivacin va a estar siempre cubierto de agua.Captacin de aguas subterrneasEl agua subterrnea representa una fraccin importante de la masa de agua presente en los continentes. sta se aloja en los acuferos bajo la superficie. El volumen de agua subterrnea es mucho mayor que el volumen en lagos o en ros, aunque es menor que la contenida en los glaciares. El agua del subsuelo es un recurso importante y de sta se abastece una tercera parte de la poblacin mundial, pero es de difcil gestin por su sensibilidad a la contaminacin y a la sobreexplotacin.Pueden ser procedentes de napas directamente debajo de cauces (napas sublveas), napas profundas y de la napa fretica.Se clasifican segn la presin a la que se encuentran sometidas (napa libre a presin atmosfrica y napa cautiva, entre mantos impermeables, sea arcillas o roca) y segn el tipo de toma, vertical u horizontal por la colocacin del eje de la bomba.Napas sublveasEs agua que escurre a poca profundidad, bajo lechos permeables de cursos de agua Se captan mediante caeras perforadas ubicadas en un manto de piedra partida.

Vista superior

Galera FiltranteCuando la captacin es para una localidad importante se utilizan galeras filtrantes que pueden ser accesibles interiormente. Es de napa libre horizontal.

h: Tirante en la galera, debido al escurrimiento hacia el establecimiento (variable)H: Tirante del ro (variable)R: Radio al centro del roL: longitud de las galeras, perpendicular a la hoja

Se tiene que la velocidad de filtracin del agua depender de la diferencia i entre los tirantes H y h, y del coeficiente k de permeabilidad del suelo. Vf = k * i. El caudal que se absorbe queda finalmente:

Perforaciones: napas profundasPuede suceder que al hacer el pozo el agua ascienda por la perforacin hasta la superficie, en cuyo caso se trata de napas surgentes, o semi-surgentes si asciende pero no llega a la superficie. La extraccin se realiza mediante bombeo. Se utilizan bombas de eje vertical u horizontal.ExploracinPara la realizacin de un pozo, primero se excavan pozos de sondeo o de reconocimiento para saber si el lugar es apto para construir un pozo de explotacin definitivo. Se busca el rgimen de equilibrio, que es cuando la depresin D queda estable. Si se retira la bomba, el nivel se recupera.ProspeccinSobre los pozos de reconocimiento se realizan diagrafas, que nos permiten hacer un estudio de los materiales componentes del suelo y del agua.Con estos estudios previos, el gelogo puede saber qu mtodo utilizar para perforar, y si tiene las condiciones hidrogeolgicas necesarias.Ejecucin del pozo filtranteUna vez terminados los ensayos y se obtiene la aprobacin de la perforacin, sta se debe realizar con un dimetro mayor al definitivo. Se perfora hasta que se llega al manto confinante o semi-confinante, es decir, de baja transmisibilidad (arcillas, limos-arcillas). Como deseamos una perforacin aislada, se baja el encamisado y se lo recubre con una solucin aislante de cemento. Esto es para evitar que el agua del acufero superior, frecuentemente contaminados, entre a la perforacin. Se denomina prueba de estanqueidad.

Una vez superada, se contina con la construccin del pozo hasta el acufero que se desea alcanzar, pasando las arcillas semi-confinantes que son base del acufero puelche. Se engrava el espacio que rodea el pozo, pare realizar un prefiltro y se coloca un tubo ciego perforado. El pozo se limpia bombeando el agua hasta que el agua queda sin color ni turbiedad.Es un mtodo de napa libre vertical.

D: es la depresin del manto debido al caudal. Se estabiliza cuando Qentrante = Qextraido. Se forma un cono alrededor del pozo.El caudal nos queda: Parmetros hidrogeolgicosEnsayos Escalonados rpidos: Consisten en el bombeo y recuperacin sucesivos, con caudales crecientes. Se bombea el mismo tiempo que luego se le permite recuperar. Se obtiene un grfico de la depresin que se genera en funcin del caudal que se bombea.

Observamos que no llega al mnimoQ

20

40 D

Bombeo a caudal constante: Se bombea hasta que la depresin se estabiliza (alrededor de 16, 17 h). Luego se permite recuperar y se verifica que llegue al nivel esttico. Si es menor, y no se estabiliza luego de varias horas, significa que hay descenso remanente y el acufero no contiene agua en demasiada cantidad.

Q

D

Definimos entonces la depresin como la diferencia entre el nivel dinmico y el nivel esttico. Debe tenerse cuidado si hay ms de un pozo en los alrededores, ya que si se superponen los conos de depresin, se tiene lo que se denomina interferencia de perforaciones,Definimos tambin el caudal especfico, que es el caudal que se obtuvo por metro descendido.PorosidadDepende del tipo de suelo, especficamente del tamao de las partculas, ya que si tienen menor superficie especfica, pueden contener ms agua entre ellas. Son ejemplos de suelos porosos las arenas y gravas.

TransmisividadTambin va a depender del tipo de suelo, de la misma manera que la porosidad. Se calcula mediante el mtodo de Jacob

Donde 0.183 es una constante, 24 es para unificar las unidades, Q est en m3/h y D es el descenso.Coeficiente de almacenamientoMide la capacidad de almacenamiento del acufero. Cuanto ms cercano a 1, mayor capacidad.

Donde 0.2258 es una constante, T es la transmisividad, to el tiempo del ensayo y r la distancia de la explotacin al piezmetro.PermeabilidadEs la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se calcula como:

Donde m es el espesor del acufero en cuestin y T la transmisividad.Factor de goteoSi se decide aumentar el caudal que se extrae del acufero, ste se deprimir an ms. El agua del techo del acufero tender a bajar, y como se tienen arcillas semiconfinadas, se produce el goteo de aguas ms sucias o contaminadas. Esto se debe a que no es posible aislar correctamente el acufero, por lo que es necesario limitar el caudal de bombeo segn el tipo de suelo que confine al acufero.Captacin de aguas pluvialesSlo se justifica cuando no haya otra posibilidad de provisin. Se debe impermeabilizar una zona para recoger en ella el agua de lluvia. El rea depender de los registros pluviomtricos, y se le da pendiente a dichas plateas hacia cisternas en donde se almacena.Las agua de lluvia son aguas evaporadas y no contienen sales disueltas, por proceso de formacin. Pueden contener, en cambio, dixido de carbono disuelto, lo que las convierte en agresivas, sobre todo para las caeras de plomo que se utilizan en las instalaciones internas de los edificios. Las aguas de lluvia deben ser sometidas a filtracin y a desinfeccin, como precaucin.

Unidad 5: Obras de conduccin de aguasSe puede conducir por gravedad, por bombeo, o de manera mixta. El agua a conducir puede ser cruda (no potabilizada) o potable. El agua cruda se puede conducir mediante canales, mientras no haya elementos que la ensucien an ms, como cada de hojas de rboles, tierra de desmoronamientos, etc. Los canales pueden ser de seccin circular, trapezoidal, rectangular, etc. Las caeras y conductos cerrados son circulares.Para la conduccin de grandes volmenes de agua tratada o a tratar, se utilizan acueductos cerrados de tuberas o abiertos, los canales.Los canales abiertos se utilizan en algunas ocasiones para conducir el agua desde la captacin hasta la planta de tratamiento, pero nunca agua tratada, por los problemas que veremos a continuacin. Si bien el uso de canales abiertos tiene la ventaja de que permite emplear materiales baratos y ahorrar en la obra, tiene las siguientes desventajas: Hay que ajustarse al gradiente hidrulico del agua Se producen prdidas de agua por filtraciones y evaporacin Existe peligro de contaminacin del agua, especialmente en zonas pobladas o industriales En climas fros puede generare hielo que produce prdidas de carga Perturbaciones en el canal por races de rboles o agujeros de roedores.Las secciones transversales ms usadas son la trapezoidal, semihexgono y semicrculo.Adems si los terrenos que atraviesan son muy porosos, el canal deber revestirse en hormign, lo cual incrementa notablemente el costo de las obras.Condiciones a satisfacerRespecto de cada tem en particular, se debern satisfacer ciertas condiciones que garanticen el correcto funcionamiento de la instalacin.ResistenciaEl espesor necesario segn el material utilizado depende de la presin interna y las cargas externas. El tipo de material elegido afectar la rigidez con la que se est trabajando y por tanto la decisin que se tome respecto del espesor necesario.

ImpermeabilidadSe precisa que el material no permita que el agua filtre y se pierda, y tampoco permita que se filtren sustancias que puedan contaminar el agua potable en caso de que se cree succin. Se realiza un muestreo estadstico en fbrica para determinar la funcionabilidad de la instalacin. Una vez instalado, se realiza el ensayo en zanja. Si se utilizan tubos de cemento, se debe tener en cuenta que en el primer momento absorbe agua. Los tubos de PVC, al trabajar a presin, se estiran y muchas veces quedan deformados.

Resistencia a la corrosin/agresividadLa corrosin se debe a un fenmeno electroqumico que desencadena la prdida de electrones, lo cual termina agujereando el material. Ocurre en tuberas metlicas (acero y fundicin dctil), y es muy comn en caeras que pasan por debajo de vas de ferrocarril, ya que stos descargan energa en el suelo. En caso de caeras de gas es muy peligroso, por lo cual es necesario revestir las caeras con un aislante (cintas, pinturas alquintranadas) o una proteccin catdica. Se generan lneas equipotenciales que impiden que se escapen los e-.

La agresividad se estudia particularmente en estructuras cementicias. Se debe a condiciones del suelo, tales como sales, que pueden atacar a la estructura. Se utilizan pinturas especiales, que se pueden colocar del lado interior, en cuyo caso deben ser inocuas, o del lado exterior. Tambin existen cementos especiales.Lisura interiorAfecta directamente a la prdida de presin, ya que cuanto ms liso el material, menos esfuerzo requiere transportarla a travs de la tubera. La prdida se calcula como:

f se obtiene del diagrama de Rouse.En el caso de codos, cambios de dimetro, vlvulas, etc., se tiene prdidas locales:

Donde k depende de la causa.DurabilidadCada tipo de material tiene un pronstico de vida til particular, que se deber acoplar al perodo de diseo del proyecto. Se puede extender mediante arreglos o rehabilitaciones. En algunos casos, tendrn valor residual como chatarra.Uniones con accesorios y dispositivosLas uniones deben estar confeccionadas de manera tal que no permitan que se filtre agua en ningn sentido. Las uniones utilizadas son:

Espiga-enchufe

Junta mecnica con bridas

Doble aro de goma (manguito)

Doble aro de goma abulonada

Longitud de las caerasLa longitud de la caera incidir directamente en la cantidad de uniones necesarias, entonces cunto ms larga habr menos uniones y menor probabilidad de falla en ellas. Hay que equilibrar sta ventaja con la practicidad en el transporte y manejo de una caera demasiado larga.InstalacinDepende del material, de la longitud de las caeras, del peso, y del dimetro. Se deben planificar los ramales y los cambios de direccin.Dimetro econmico

Costos de zanjeo, tubera, etc.Hay que tener en cuenta los gastos debido a la utilizacin de bombas, que disminuyen a medida que el dimetro es ms grande, ya que requiere menos trabajo impulsar el caudal a travs de una caera ms grande. Tambin se debe considerar el gasto debido a la tubera en s, la excavacin, las juntas, etc., que aumentan a medida que el dimetro seleccionado es mayor.

Costos de energa, bombas, etc.D$

Dimetro correspondiente al mnimo gasto. Se debe elegir uno de los 2 dimetros nominales entre los cuales se encuentra, a criterio del constructor.

AcueductosLos acueductos son un sistema de irrigacin que permiten el transporte de agua en forma de flujo continuo desde un lugar donde el agua es accesible, hasta un punto de consumo distante.Los conductos cerrados construidos in situ, son los que normalmente se denominan acueductos. Los acueductos construidos in situ, salvo los de hormign armado, se construyen ordinariamente de seccin en herradura, forma que ofrece favorables propiedades hidrulicas, estable, resiste bien la presin del terreno, economiza materiales y es fcil de construir.Los tneles no sujetos a presin se construyen tambin en forma de herradura. Si conducen agua a presin, se emplea la seccin circular. En la actualidad se emplean tneles para llevar el agua hasta el interior de algunas ciudades, enlazndose con la red de tuberas principales mediante conexiones verticales. Estos tneles deben ser totalmente estancos.En el siglo XX se construyeron varios en nuestro pas: Desde Paran hasta la provincia de Buenos Aires (obra muy larga y costosa) Desde Ro Tercero y Ro Cuarto Ro Colorado hacia La Pampa. Red de casi 1200 km, con un perodo de diseo de 35 aos. Dutilizados: 110mm, 120mm. Ro Neuqun. Acueducto Central CoplazaHuincal.Sobre los acueductos se deben realizar rehabilitaciones, reacondicionamiento, incluso refuerzos y reparaciones de ser necesario. Rehabilitacin Colocacin de una manguera de polietileno en una caera de fundicin?. Como ste es un material mucho ms liso, disminuye la rugosidad y por lo tanto las prdidas, se evita el problema de la corrosin, y el hecho que est colocado dentro de otro permite utilizar su resistencia. Se puede utilizar en caso de pinchadura del cao. Limpieza del cao mediante la utilizacin de un rascador para eliminar los sedimentos.RefuerzosSi se precisa movilizar mayor caudal, se puede instalar una caera paralela. Acueducto Comodoro RivadaviaEl acueducto Comodoro Rivadavia se construy utilizando estaciones de bombeo, ya que no poda ser conducido por gravedad debido a la topografa del terreno, lo que forzara a pasar por debajo de las sierras se generara demasiada presin sobre el cao.Debido a las bajas temperaturas de la zona, el agua se congelaba, y fue necesaria la instalacin de electrobombas, en lugar de motobombas.

Unidad 6: Coagulacin, floculacin y sedimentacinAl llegar el agua al establecimiento potabilizador, sta est turbia, tiene color y contiene microorganismos. Una partcula decanta a velocidad constante en el agua, una vez que atraviesa su superficie. Los coloides adsorben cargas elctricas y se repelen entre s, por lo cual no sedimentan con la sola accin de la gravedad. Es necesario utilizar otros procesos para potabilizar el agua.Caractersticas de las partculas que contiene el aguaNombreDimetro (mm)Tiempo de sedimentacin para 1 m

Grava101s

Arena110s

Arena fina0,12min

Arcilla0,012h

Bacteria0,0018das

Partcula coloidal0,00012aos

0,0000120 aos

CoagulacinEs la serie de procesos fsico-qumicos y mecnicos mediante los cuales el coagulante es agregado al agua y acta en forma efectiva. Comprende dos fases: Fase 1: Dispersin o difusin el coagulante es agregado al agua, que pasa a alta velocidad por la garganta de la canaleta Parshall. Fase 2: Floculacin o acondicionamiento se efecta posteriormente mediante una agitacin adecuada por un perodo de tiempo determinado durante el cual aumenta el tamao de los flocs para que luego sedimenten, decanten o asienten por peso propio. Los flocs tienen forma esfrica, y se forman al apoyarse momentneamente en las paletas, por lo que van adquiriendo peso, volumen, densidad y masa.El objeto de utilizar coagulantes es el de remover o eliminar la turbiedad, el color orgnico y gran nmero de microorganismos. Todo mtodo de coagulacin tiende a aumentar el tamao de las partculas para que dejen de ser coloidales y sedimente por accin de su peso. En general, los coloides son compuestos inorgnicos provenientes de loess, bentolitas, carbosilicatos; en general partculas ricas en slice y hierro. Tienen la particularidad de adsorber iones, mantenindose dispersos en forma estable en un dispersante lquido.CoagulantesSon las sustancias utilizadas para la remocin de partculas y/o ablandamiento del agua. Cuando se agregan al agua, reaccionan con la alcalinidad natural o agregada, necesaria para la formacin de los flocs. El coagulante tiene la propiedad de producir iones cargados con el signo opuesto a las partculas coloidales. Pueden ser sales electrovalentes como sulfatos de aluminio , sulfato frrico , cloruro frrico y PAC (policloruro de aluminio). Al estar en agua, se disocian en forma de o . stos reaccionan con los coloides, que tienen carga negativa (razn por la cual estn dispersos) y forman precipitados. Desarrollo de una reaccin

(1) (el hidrxido de aluminio precipita)

Aumenta la concentracin de hidrgeno y baja el pH.Si en el agua hay carbonatos cidos, como en la mayora de los casos, la reaccin proseguir:

(2) (cido carbnico. Baja el pH)

Sabiendo que:

(3)

Sumando 1 y 3:

Lo cual nos queda finalmente:

Relacionando los pesos moleculares, se ve que 1 parte de sulfato de aluminio reacciona con parte de alcalinidad. Jar Test: determinacin de la cantidad de coagulante a utilizarLos materiales orgnicos llamados poliamidas se utilizan como co-ayudantes de la coagulacin. Se colocan 4 muestras del agua, y con pipetas seles agregan dosis crecientes de coagulantes. Se utiliza una mquina que permite mezclar las 4 muestras al mismo tiempo y a la misma velocidad.

1. Se mezcla a alta velocidad durante 30 segundos.2. Una vez que se forman flocs, se reduce la velocidad3. Se detienen las paletas, y se deja sedimentar.

En el primero, observamos que la cantidad de coagulante no es suficiente. En el segundo, mejora, pero tampoco es suficiente. En el tercer caso obtenemos el mejor resultado. En el cuarto, se pasa de cantidad de coagulante y queda ensuciando.

SedimentacinEs el proceso por el cual los flocs decantan en una unidad apropiada donde prevalece la ley de Stokes. El proceso de decantacin propiamente dicho debe realizarse durante 2 horas aproximadamente y en tanques de forma rectangular o circular. La sedimentacin puede darse con el lquido en reposo o en movimiento. Hay distintos tipos de sedimentadores que permiten estas formas de sedimentacin.El sedimentador permite la sedimentacin de los cogulos formados. El clculo del sedimentador se basa en 2 datos:CSS: Carga de slidos suspendidos. Es la cantidad de slidos suspendidos SS que se pueden tratar por da por metro cuadrado de sedimentador. En nuestro caso, Css = 120 kgSS/m2.daCS: Carga superficial. Es el caudal que puede tratar el sedimentador por metro cuadrado. Es la velocidad de sedimentacin. En nuestro caso, CS medio = 24 m3/m2.da, y CS mx = 40 m3/m2.daPartculas granularesSe calcula la velocidad de sedimentacin de las partculas, y depende del dimetro de la partcula, de su peso especfico, del nmero de Reynolds y de un coeficiente n.

Y el nmero de Reynolds se calcula como:

Donde es la viscosidad absoluta.Rnc

10-4 < R < 1124/RStokes

1< R < 1030,618,5*Re0.4Allen

103 < R < 10500,44Newton

Curva de decantacin

92%% de material coagulado

2h Tiempo (horas)

Ya cuando apenas hay variacin, es necesario retirar el agua del sedimentador porque no tiene sentido dejarlo ms tiempo y calcular un sedimentador de mayor tamao.Alcalinizacin Como vara el pH como consecuencia de las reacciones qumicas desarrolladas luego del agregado del coagulante, una vez producida la coagulacin y sedimentacin, es necesario corregirlo. Lo ms accesible es la aplicacin de una lechada de cal, que produce hidrxido de calcio y eleva el pH.

Tipos de sedimentadoresSedimentador de flujo horizontalEs el ms sencillo y el que ms se utilizando, siempre y cuando haya espacio suficiente para alojarlo. Su eficiencia es del 90%, y es muy sencillo de operar y mantener, lo cual es una ventaja considerable. Cumple con bastante exactitud la curva de decantacin vista anteriormente, y a las 3 horas se tiene un 93% de sedimentacin. La partcula crtica es la ltima que se puede retener, y el sale del tanque hacia la cmara de cloracin.

Decantador circular (Dortmund)Dirige el agua cruda de tal manera que es de flujo horizontal. Al ser circular ocupa menos espacio. Tiene mayor capacidad de sedimentacin (mayor Cs)

Decantador de Baccus MarschEs un decantador de flujo vertical (necesita menos superficie). Es ms efectivo porque tiene doble entrada. Se forma un manto de lodos que el agua presiona y empuja hacia el drenaje de lodos. El agua se va por un canal de agua clarificada.

InfilcoLo utilizo para realizar el proceso de floculacin y acondicionamiento en la misma unidad. Entra agua cruda y coagulante a presin y las paletas forman los flocs.

Pulsator y superpulsatorSe produce vaco en la cpsula, de manera que el nivel sube y baja constantemente. El agua cruda llega y atraviesa una pantalla agujereada que tranquiliza el flujo. Hace contacto con crestas que constituyen la zona de contacto y formacin de flocs. Son ms costosos y se requiere cierta preparacin en el operario.

Unidad 7: Filtracin y desinfeccinFiltracinEs el proceso por el cual se retienen partculas coloidales en un manto filtrante, donde se produce la adherencia de los cogulos en los intersticios de la arena. A travs del lecho poroso se eliminan bacterias, microorganismos, slidos suspendidos, turbiedad y color.El filtro consiste en un bloque hueco de hormign que tiene: un manto filtrante que mide entre 50 cm y 80 cm, y es de arena fina un manto intermedio, que mide 10 cm, y es de arena torpedo (arena de ro, gruesa) un manto sostn, que mide de 40 cm a 80 cm, y es de canto rodado (de tamaos graduados)Estos mantos descargan sobre unas losetas (ladrillos de hormign con una separacin de 5 cm). El nivel mnimo de agua sobre los mantos filtrantes es de 5 cm, para evitar que al caer el agua se formen hoyos y entren bacterias. Los filtros pueden ser abiertos o cerrados a presin.Clasificacin de filtrosLos filtros se clasifican segn la velocidad con la que permiten que el agua pase a travs de ellos. Rpidos: la velocidad est entre 7 m/h y 12 m/h Lentos: la velocidad es menor a 7 m/hSegn el tipo de filtro, cambia la granulometra de las arenas que los componen. Sintticamente:RpidosLentos

Tamao efectivo0,4 mm a 0,6 mm0,3 mm a 0,35 mm

Coeficiente de uniformidad1,5 a 1,8 (arena torpedo)2 a 4

2 a 4 (arena intermedia)

El relleno puede ser simple, de arena, o mixto, con arena y antracita, que es un carbn que mejora la eficiencia y tiene mayor capacidad de retencin de partculas coloides.Los filtros se ubican en la galera de comandos, y sobre la misma se encuentra el tanque de lavado. La cantidad de filtros necesarios se calcula mediante la frmula de Morrill-Wallace: En el filtro no hay permanencia, ya que el agua est escurriendo constantemente. El tiempo de filtrado es de 30 minutos, y si tarda ms tiempo, es que hay que efectuar el proceso de limpieza. Una vez que ha filtrado, se abre la vlvula 1 (ver diagrama) y el agua escurre hacia el tanque de agua filtrada. FALTA LO DE EL SIFON!!!--> (sirve para mantener el nivel, entonces cuando empieza a subir el nivel porque est sucio, se agarra, se cierra la vlvula que ingresa al sifn, se deja escurrir esa agua, se cierra la vlvula a tanque de agua filtrada y se abre la de agua de lavado)Siempre se ponen de a pares, ya que hay que asegurarse un filtro para cuando el otro filtro no est funcional.Proceso de limpiezaSi el tiempo de filtrado dura ms de lo estipulado, se cierran las vlvulas que comunican al tanque de agua filtrada, y se abre la vlvula 3 (ver diagrama). De esta manera se permite el ingreso de agua limpia a contracorriente. sta levanta los mantos y los expande, y se lleva la capa de suciedad que se forma debido al proceso de filtrado. Llega a las canaletas de lavado, por donde se la lleva para ser tratada nuevamente. El proceso es simple porque slo se utiliza agua.El volumen del tanque de lavado se calcula con la velocidad de lavado vL = 10 vf. El volumen ser:

DesinfeccinLas aguas superficiales, las de lluvia y las procedentes de napas freticas y sublveas deben ser sometidas a un proceso de desinfeccin antes de ser entregadas al consumo. La sustancia ms utilizada para la desinfeccin es el cloro gaseoso o los llamados clorgenos que son compuestos de cloro que suministran cloro activo, fundamental para la desinfeccin.El agregado de cloro se realiza en una cmara especial. Los clorgenos ms comunes son el cloruro de cal y el hipoclorito de sodio. El primero es slido y tiene alrededor de 30% de cloro activo. El segundo es lquido, con 10 a 15% de cloro activo. El cloro debe estar en contacto con el agua por lo menos 30 minutos. Remocin de la durezaTambin se pretende el ablandamiento del agua (generalmente subterrneas), de ser dura debido al alto contenido de sales de Ca y Mg. Se agrega cal, y suponiendo que el calcio y el magnesio estn en forma de carbonatos cidos, se formar un precipitado de carbonato. Si contiene sulfato de magnesio, ste es descompuesto con el agregado de cal, y se forma hidrxido de magnesio, el cual precipita. La reduccin de dureza es costosa, y se realiza con frecuencia en aguas que se utilizan en la industria, para evitar la acumulacin de sarro en calderas.Carbn activadoLos filtros con carbn activado se utilizan generalmente en la purificacin de agua para quitar vapores de aceite, sabores, olores y otros hidrocarburos del aire y de gases comprimidos. Los diseos ms comunes utilizan filtros de una o de dos etapas, donde el carbn activado se introduce como medio filtrante. Para su aplicacin en tratamiento de agua se requiere 1 a 3 pies de carbn activado para tratar 1 milln de litros de agua, siempre y cuando, la concentracin de cloro libre sea igual o menor a 1 ppm (parte por milln). Los filtros con partculas ms pequeas de carbn activado tienen generalmente una mejor tasa de adsorcin. Por otro lado, la acidez y temperatura del agua a filtrar influyen en el desempeo del filtro de carbn activado. A mayor acidez y menor temperatura del agua, el desempeo de los filtros de carbn activado mejora, por lo cual la alcalinizacin del agua debe ser llevada a cabo luego del proceso de desinfeccin en este caso. Una vez que se ha saturado un filtro de carbn activado, el agua que pase por l, resultar ms contaminada que si no se filtrara.

Unidad 9: Almacenamiento y distribucin de aguasLa conduccin desde las fuentes hasta la planta de tratamiento y desde sta hasta la reserva y la distribucin, habitualmente se hace por caeras en las que el agua puede circular por gravedad o por bombeo. Usos de agua que se recibe de la red Uso domstico Lavado de baos Limpieza en general Calefaccin Riego de parques y jardines Lavado y riego de calles y plazas Abastecimiento de fuentes Servicios de incendioTanque de reservaEs una unidad de acopio de agua potable cuya finalidad es mantener el servicio constante. Esto significa abastecer agua todo el tiempo para la poblacin. Se calcula en funcin del tiempo que tarda una gota de agua desde que entra a la planta hasta que sale. Los tanques estn enterrados para mantener fresca la temperatura del agua. Se hace anlisis visual de turbiedad, contra fondos blancos y negros de mrmol. Se construyen 2 reservas gemelas para asegurarse una reserva en caso de accidente (trabajan de forma independiente).Se evitan zonas de aguas muertas por medio de chicanas, que son tabiques de 10 cm de ancho. Al disminuir la seccin aumenta la velocidad, y esa es la agitacin del agua en la reserva. Debe estar protegida de la intemperie para evitar contaminacin.Tanque de distribucinAntes de su distribucin, el agua debe ser elevada para dotarla de la presin necesaria para su circulacin y su uso. Como tirante de agua se aconseja que no flucte ms de 2 metros para evitar grandes variaciones de presin en la red. El tanque debe disponer de caeras de desage de fondo y de desborde.

La cota del fondo del tanque se determina atendiendo la presin mnima establecida para la red a la que se debe sumar la prdida de carga atribuible al pasaje de agua a travs de las caeras. A mayor altura de tanque corresponden menores dimetros de caeras en la red y mayores costos de bombeo. A un estudio econmico que contemple estas dos variables, responder la obtencin de la altura ideal. En todos los casos la altura debe alcanzar en cualquier punto de la red la presin mnima adoptada. Tambin resulta conveniente que se encuentre en las cercanas de la zona de mayos consumo, para que los dimetros de la red disminuyan rpidamente. La ubicacin ms conveniente deber tambin compatibilizarse con las exigencias del planeamiento urbano, por la fuerte presencia que impone el volumen y el diseo del tanque.Redes de distribucinLa funcin de un sistema de distribucin de agua potable en la de conducir el agua desde los tanques elevados hasta los domicilios por medio de caeras.El trazado debe ser hecho sobre planos en los que figuren las curvas de nivel distanciadas no ms de un metro. La red de caeras puede ser desarrollada por mallas cerradas o abiertas, con una tapada constante del orden de 1m, ya que se encuentra a presin. Redes abiertas: constan de una caera principal de la cual salen derivaciones para los lados. Redes cerradas: todas las caeras se conectan entre s formando un mallado.Es ms conveniente el segundo sistema pues asegura la provisin an en el caso de que se deban hacer interrupciones parciales del servicio, ya que la alimentacin de cada tramo es por 2 caminos. Tambin se evitan las aguas muertas en los extremos de los tramos. Las mallas abiertas son obligadas en los casos de pequeas poblaciones que se desarrollan a lo largo de una sola va y an en estos casos es conveniente hacer mallas parciales cuando sea posible. En calles de ancho normal se colocan caeras bajo una vereda y se cruzan los pavimentos mediante perforaciones. En las avenidas, se extienden bajo ambas veredas.Para asegurar una buena provisin se establece una presin mnima en la red de 12 m.c.a., suficiente para abastecer edificios de planta baja. Atendiendo a esa consideracin, surge como conveniente que se elija para emplazar el tanque de distribucin las zonas ms elevadas, para evitar que esa altura de tanque sea exagerada. En una red de mallas cerradas, las caeras principales o maestras constituyen los marcos de malla que son objeto de clculo; las caeras secundarias o de distribucin rellenan las mallas. stas no se calculan, y sus dimetros se adoptan de acuerdo con la importancia de la ciudad. En general en ciudades grande se toman mallas pequeas, de 3 a 4 cuadras de lados como mximo. Para ciudades menores, mallas de 4 a 6 cuadras. Se evita as que los inconvenientes por roturas o reparaciones afecten a una zona demasiado grande.Materiales: hierro fundido, PVC, PEAD. No se recomienda la utilizacin de aceros por problemas de corrosin.ClculoEl clculo de caeras dispuestas en malla cerrada se realiza por varios mtodos. Los ms conocidos son el de Standard y el de Mannes. Para redes extensas se utiliza frecuentemente el mtodo de Hardy Cross o analizadores elctricos, emplendose resistencias que simulan la prdida de presin que se produce en las caeras. Gasto de clculoSe establece el consumo medio diario anual que se obtiene como producto del nmero de habitantes por la dotacin media anual. Se considera un coeficiente de pico para pasar del consumo medio anual al caudal mximo del da de mayor consumo. Para facilitar el clculo se suele recurrir al concepto de gasto hectomtrico, es decir, el consumo expresa en l/s por cada 100m de caera.

Donde P es la poblacin futura a 20 aos, D es la dotacin media anual en litros por habitante por da, es el coeficiente de pico y l la longitud de las caeras en hectmetros.Para posibilitar el clculo, se determinan puntos de equilibrio sobre las caeras maestras, y all se supone que el consumo es nulo, y se abre la malla en esos puntos. Se ubican de manera que la distancia al tanque por dos ramas sea la misma, en las esquinas del radio a servir.A cada tramo ingresa un caudal que en parte se deriva a la alimentacin en ruta y se denomina gasto en ruta gr, y otra egresa para alimentar el resto de la red y se denomina gasto en extremidad ge. El gasto total es la suma de gr y ge. La longitud de cada tramo en hectmetros multiplicada por el gasto hectomtrico nos determina su caudal en ruta.La prdida de carga producida por un gasto uniforme en ruta es equivalente a 1/3 de la producida por el mismo caudal, tomado como en extremidad. Se demuestra que para el clculo se puede adoptar con suficiente aproximacin un gasto ficticio llamado gasto de clculo.

Las caeras secundarias son atribuidas a las principales y debe ser considerada su longitud al determinar el gasto en ruta. La determinacin del dimetro depende del caudal que circula por la caera y de la prdida de energa por unidad de longitud que denominamos prdida de carga o presin debida a la friccin contra las paredes de la caera. Se utiliza el diagrama de Hazen-Williams para obtener el dimetro y con ste se selecciona el dimetro nominal segn el material utilizado.Accesorios de la redVlvulas exclusasSe ubican en todos los nuevos de las caeras maestras y en los extremos de conexin de las caeras de distribucin. Se trata con ello de hacer factible la independencia de los tramos de caeras para que durante la interrupcin del servicio originada por roturas, reparaciones, etc., se afecte al mnimo de cuadras.HidrantesSe colocan en forma tal que cada una puede servir a un radio de accin limitado por la longitud de las mangueras a conectar, que son de 100m, cuidando que stos no interfieran.Vlvulas de aireSe colocan en los puntos altos de la caera para eliminar bolsas de aire que se puedan haber formado durante el llenado de las caeras.Cmaras de desageTienen por objeto poder provocar peridicamente un arrastre hacia el exterior de las materias que sedimentan en las caeras. Los desages de esas cmaras se descargan directamente en las cunetas de las calles a travs de una cmara protegida por una reja en la parte superior. Se colocan en la parte ms baja de la red.Tanque compensador de presionesSe llena o vaca segn el consumo en la red.

Unidad 10: Depuracin de lquidos cloacalesEl objeto del tratamiento de los desages cloacales es estabilizarlos sin producir olores y molestias y sin poner en peligro la salud. La eleccin del grado de tratamiento estar relacionada con las condiciones del cuerpo receptor. Caractersticas de los lquidos cloacalesLos principales parmetros son la DBO, la DQO y los SS demanda bioqumica de oxgeno, demanda qumica de oxgeno, y slidos suspendidos.Los slidos suspendidos son aquellos retenidos por el papel de filtro e incluyen bacterias y sustancias orgnicas y minerales que forman los flocs, y que se estabilizan en presencia de oxgeno por la accin bacteriana.La Demanda Qumica Oxgeno esla cantidad de oxgeno necesario para oxidar la materia orgnica por medios qumicos y convertirla en dixido de carbono y agua.La DQO se utiliza para medir el grado de contaminacin y se expresa en miligramos de oxgeno por litro (mgO2/l).Cuanto mayor es la DQO ms contaminante es la muestra.La D.B.O. esla cantidad de oxgeno que los microorganismos, especialmente bacterias (aerbias o anaerobias facultativas: Pseudomonas, Escherichia, Aerobacter, Bacillus), hongos y plancton, consumen durante la degradacin de las sustancias orgnicas contenidas en la muestra.La DBO se utiliza para medir el grado de contaminacin y se expresa en miligramos de oxgeno por litro (mgO2/l). Como el proceso de descomposicin vara segn la temperatura, este anlisis se realiza en forma estndar durante cinco das a 20 C; esto se indica como D.B.O5.Cuanto mayor sea la contaminacin, mayor ser la D. B. O.Relacin entre la DBO y la DQOEl valor de la D. Q. O. siempre ser superior al de la D. B. O. debido a que muchas sustancias orgnicas pueden oxidarse qumicamente pero no biolgicamente.La diferencia es que los gramos o miligramos de oxgeno se refieren, en el caso de la D. B. O., a los requeridos por la degradacin biolgica de la materia orgnica; mientras que en el caso de la D. Q. O. representan los necesarios para la degradacin qumica de la materia orgnica.

Calculamos la cantidad de oxgeno total que requiere la DBO para estabilizarse, DO1 yla demanda de oxgeno media como la suma de las demandas parciales debidas a la DBO, al nitrgeno y a los slidos suspendidos.Cuerpos receptoresLos cuerpos receptores naturales finales son los cursos de agua y el terreno. Si el destino final es el agua, se opera el proceso de dilucin; si es el terreno, las posibilidades son infiltracin sub-superficial, irrigacin o recarga de napas subterrneas.DilucinDonde las condiciones lo permiten, y previo tratamiento, las aguas negras pueden verterse directamente en una corriente de agua. Es el mtodo utilizado en la ciudad de Buenos Aires y el ms utilizado mundialmente. Al observar desde el aire los puntos de descarga de lquidos cloacales correspondientes a ncleos urbanos, se observa una mancha densa de color oscuro en el punto de descarga y una disminucin en la intensidad del color en un radio ms amplio. La forma y extensin de la mancha depende de las corrientes, las mareas y los vientos. A una cierta distancia, el curso de agua recobra su color natural y puede verificarse por medio de anlisis que el agua ha recuperado su composicin de aguas arriba de la descarga, debido al proceso de autodepuracin biolgica. Proceso de autodepuracin biolgicaInmediatamente despus de la descarga, comienza de descomposicin aerbica. Le eliminacin del oxgeno se opera rpidamente y el proceso se denomina desoxigenacin. Cuando el oxgeno disuelto en el agua receptora no alcanza para mantener la descomposicin aerbica se produce el proceso anaerbico y la consecuente putrefaccin. ste proceso contina hasta que se produce la reoxigenacin.InfiltracinConsiste en el riego sub-superficial por medio de caeras perforadas ubicadas en zanjas. Este mtodo slo se utiliza para disponer del lquido proveniente de cmaras spticas y en el desage de edificios aislados. Su uso no es adecuado en el caso de ncleos urbanos.IrrigacinLas tierras ms apropiadas son las que permiten la aireacin, es decir, las que permiten el aporte de oxgeno a las bacterias nitrificadoras. Desde el punto de vista de la salud, los cultivos deben ser de plantas forrajeras, no se debe cultivar verduras, sobre todo aquellas que se ingieren crudas. La forma en la que se realiza la distribucin del lquido es por medio de surcos.Recarga de napas subterrneasSe debe dar siempre a las aguas un alto grado de tratamiento previo a su destino, para evitar que tapen y obstruyan el suelo en el que se estn infiltrando. La recarga de los estratos subterrneos se puede hacer por medio de depsitos de reparticin, desde los que se infiltra naturalmente, en terrenos porosos o mediante el bombeo hasta los acuferos inferiores.Experimentos realizados por medio de extraccin de muestras permitieron demostrar que los organismos patgenos desaparecen a corta distancia del punto de infiltracin.

Unidad 11: Pre-tratamiento de efluentesEtapas de una planta de tratamiento

En trminos simples, la planta depuradora se explica con un diagrama de flujo:

EfluenteCmara de cloracinSedimentador SecundarioTanque de aireacinAforadorRejasDesarenador

Afluente

Recirculacin de barrosEspesador de barrosPlayas de secado

Tratamiento preliminarSirve para proteger al equipo de bombeo cuando existe y para facilitar los procesos posteriores. RejasEl afluente llega de la ltima boca de registro a un canal, donde se encuentra con las rejas. Estas se disean de tal manera que obstruyan el paso de slidos discretos (indeformables) como ramas, piedras, metales, botellas. El plano de la reja forma un ngulo entre 45 y 60 con el fondo del canal.Las rejas pueden ser gruesas, medianas o finas, dependiendo del espacio entre barrotes. Gruesas: 5 cm e 7 cm Medianas: 2,5 cm e < 5 cm Finas: e < 2,5 cmLa limpieza de las rejas puede ser manual o mecnica. En las instalaciones pequeas se realiza limpieza manual, mediante un rastrillo de mango largo, cuyos dientes se introducen entre las barras arrastrando el material retenido. Los slidos separados y extrados en las rejas pueden ser incinerados o triturados y reintegrados a la planta aguas abajo.Utilizaremos una mediana para el clculo de ejemplo.Adoptamos un ancho b = 0.72 cm y un alto h = 60 cm, y una distancia entre barrotes de 3 cm. El espesor de los barrotes es f = 7.93 mm

Calculamos el nmero de espacios como:

Calculamos el nmero de barrotes como:

El ancho til es el ancho por el cual pasa el lquido, y es:

La seccin del canal de afluentes se calcula como:

y la velocidad del lquido en el canal como

Teniendo en cuenta que debido al material discreto que se atasca, se bloquea el 40%, calculamos la seccin de reja til como ancho til*h*0.6 = 0.19 m2

Como se reduce la seccin, aumenta la velocidad a 1,71 m/s. El mximo es de 2 m/s, porque si no la fuerza del lquido arrastra los slidos discretos a travs de la reja.

El tirante en la reja se calcula como:

DesarenadoresEn los desarenadores se procura eliminar por decantacin el material fino, generalmente arena, que el lquido arrastra. El lquido pierde velocidad para que se produzca la sedimentacin de la arena, pero debe evitarse la decantacin de la materia orgnica. Por ello, la velocidad no debe ser inferior a 18 cm/s ni mayor a 30 cm/s. La velocidad constante se logra disponiendo la seccin transversal de los desarenadores de acuerdo con dispositivos hidrulicos emplazados a continuacin de los mismos. Es comn el uso de canaletas Parshall.La permanencia en los desarenadores debe ser menor a un minuto y en ellos se retiene del 5 al 10% de slidos suspendidos y de 1 a 3% de DBO.Es de seccin transversal parablica, y una longitud 24 veces el tirante hidrulico h. La seccin se simplifica como rectangular, de rea = 2x * h. El tirante se obtiene del clculo de la Canaleta Parshall. La velocidad de escurrimiento se adopta en funcin de lo que nos den dichos clculos. Adoptamos v = 30 cm/s.Nos queda: Tratamiento primarioEn trminos generales el proceso es de decantacin y se alcanza una reduccin hasta el 90% en los slidos suspendidos y el 60% de la DBO. El tratamiento primario puede hacerse tambin con el agregado de productos qumicos. Este procedimiento mejora mucho la eficiencia del tratamiento primario, pero encarece y complica el proceso. Su uso es frecuente cuando hay desages industriales de por medio, en donde muchas veces los procesos biolgicos no son posibles. Consiste en el agregado de reactivos que producen flocs que facilitan y aumentan la decantacin.

Cmaras spticasSe proyectan para que el desage permanezca dentro de ellas por un perodo de 24 horas en un ambiente anaerbico. En ese tiempo, sedimentan los slidos en gran cantidad. La descomposicin de stos en el fondo genera gases que arrastran hacia la parte superior algunos slidos hasta que pueda escapar el gas a travs de la costra y entonces, los mismos vuelven a sedimentar. Por este continuo movimiento, algunos slidos son arrastrados hasta la salida. Adems, debido a la larga permanencia, los lquidos salen fuertemente septizados, dificultando cualquier tratamiento ulterior.Slo deben ser usadas en instalaciones domiciliarias, escuelas o instituciones. El efluente del tanque sptico se dispone generalmente por infiltracin a travs de pozos absorbentes o del riego sub-superficial.Tanques ImhoffSon tanques de doble accin. En estos tanques, contrariamente a lo que ocurre en un taque sptico, se separan los slidos del lquido. Los slidos que sedimentan se procesan por digestin anaerbica en la parte baja del tanque y los lquidos tienen corta permanencia en la cmara de sedimentacin y pueden ser tratados posteriormente. El desage ingresa por la parte superior y los slidos pasan a la parte inferior donde se opera el proceso de digestin. Los gases, producto de la digestin, salen por la parte superior y suelen ser recogidos y quemados como combustible. Se disponen cmaras de sedimentacin, de digestin y de salida de gases.Al abrir la vlvula que permite la salida de barros, por diferencia de presin hidrosttica, los barros que tienen alta consistencia acuosa circulan por la caera y son retirados. Los barros se retirar en lapsos que van de 60 a 80 das, que es el tiempo que dura el proceso de digestin, aproximadamente.El tanque reduce entre el 40 y el 60% de slidos suspendidos y del 25 al 35% de DBO. Su uso es apropiado para poblaciones de hasta 5000 personas. Su funcionamiento es simple y no requiere personal especializado.Pozos ciegosPara comprender mejor la problemtica actual de los pozos negros, tenemos que considerar los cambios en la alimentacin y en los productos de limpieza ocurridos en las ltimas dcadas.Hasta hace 30 o 40 aos, a los pozos negros o pozos absorbentes se les arrojaba, en el da de su inauguracin, una pieza anatmica de vaca (generalmente hgado y bofe) que se descompona generando microorganismos en grandes cantidades, que sumados a los fecales, eran los que degradaban la materia orgnica.Ahora como entonces los pozos absorbentes tienen paredes de tierra. Desde hace unos 50 aos se les antepone una cmara sptica.En esa poca los jabones eran orgnicos pues se fabricaban a partir de cebo, y no se usaban grasas hidrogenadas como actualmente. Tampoco se coloreaban los embutidos con nitritos ni se usaban conservantes y muchos otros productos clorados y biocidas muy difcilmente biodegradables.Es por ello las dificultades que tienen hoy estos microorganismos, que antes eran eficientes, para procesar el tipo de biomasa actual de los pozos, cuya materia orgnica se acumula muy rpido. La prctica ms comn, para solucionarlo, es vaciar los pozos con camiones atmosfricos y trasladar el problema de un lugar a otro.

Unidad 12: Tratamientos primarios y biolgicos o secundariosLechos percoladoresEs una tcnica que permite poner en contacto el lquido con los microorganismos y con el oxgeno necesario para el proceso. Consiste en un tanque que contiene piedra partida sobre el que se vierte en forma de lluvia rotativa e intermitente el lquido cloacal. A travs del lecho, en forma natural o forzada por ventiladores, se hace circular aire. Se desarrolla sobre la piedra una pelcula de microorganismos que metabolizan la materia orgnica. Debe cuidarse que en el desage no haya sustancias txicas que destruyen el proceso de las colonias bacterianas.La intermitencia en la alimentacin se logra disponiendo un tanque de inundacin antes de la entrada, el que provoca una descarga cuando se llena. El intervalo entre descargas permite el acceso de aire al lecho, posibilitando la accin de las bacterias. La rotacin de los brazos regadores se produce automticamente, por reaccin del chorro de lquido que sale por los aspersores dirigidos perpendicularmente al brazo y paralelos a la superficie del lecho. Lodos activadosEn forma similar a los lechos percoladores, este es un proceso biolgico que se desarrolla poniendo en contacto una mezcla de lquido cloacal y barros biolgicamente activos con presencia de oxgeno. La eficacia del proceso depende de que se mantenga oxgeno disuelto abundante. El proceso se origina a partir del lquido sedimentado. Los slidos suspendidos y coloidales que an tiene el lquido se agitan dentro de un tanque de aireacin en la que se inyecta aire a presin. Se forman as flocs sobre los que se desarrolla la vida biolgica, formando partculas ms grandes de slidos que constituyen los barros activados. Estos lodos activados tienen la propiedad de absorber la materia orgnica coloidal y disuelta del lquido convirtindola en slidos que no se pudren. La generacin de lodos activados es un proceso lento pues se requiere de una gran concentracin de los mismos para que su accin sea eficaz, es por ello que parte o la totalidad de los barros se recirculan. Es el proceso que alcanza mayor grado de eficiencia.Los flocs de los lodos activados se mueven dentro del lquido cloacal y no generan insectos ni olores.EjemploEl tanque de aireacin es el elemento en el cual se inicia el tratamiento biolgico que contina en el sedimentador secundario. Se agregan coagulantes al lquido cloacal para iniciar la formacin de los flocs y transformndola en cogulos, que sedimentarn en el sedimentador secundario. No se les permite sedimentar en el tanque de aireacin mediante la accin de difusores de aire y ventiladores, que mueven el lquido, adems de suministrar oxgeno para continuar con la oxidacin de los elementos orgnicos. Hablaremos de ellos como slidos suspendidos SS.La permanencia en el tanque es de 16 horas. Reducimos este tiempo a la mitad recirculando los SS del sedimentador, utilizndolos como siembra en el tanque de aireacin para fomentar la formacin de los flocs. El barro en exceso que se forma se dirige al espesador de barros, Calculamos el volumen como:

La carga volumtrica Cv es el DBO que puede tratar el tanque por m3 por da. En nuestro caso es 0.3 kgDBO/da.Como la unidad es muy grande, la dividimos en 2 y las conectamos en paralelo. Por lo tanto:

El tirante mximo es de 3,5 m para que se airee bien, ya que no debe haber zonas anaerbicas que permitan continuar el desarrollo de las bacterias.Calculamos la superficie como:

Tomando un tanque de aireacin rectangular, y adoptando un ancho de 16 m, la longitud ser de 167 m.Calculamos la permanencia total sin recircular:

Recirculando el 100% reducimos este tiempo a la mitad, es decir, 8 horas.

Anlisis de la cantidad de oxgeno necesariaSabiendo que el aire que respiramos tiene un 21% de oxgeno, y que el lquido llega con un DBO = 200 mg/l.da, procedemos a calcular la cantidad de aire necesaria para la oxidacin de la materia orgnica, pasando al estado de dixido de carbono. El nitrgeno orgnico Nk (Nitrgeno kjdal) reacciona con el oxgeno formando nitratos (NO3).Dados el volumen total de los tanques = 18663 m3, y el DBO = 200 mg/l.da, calculamos la materia orgnica por m3 por un total de 3733 kgDBO/da.Calculamos la cantidad de oxgeno total que requiere la DBO para estabilizarse, DO1, sabiendo que se necesitan 0.55 kg de oxgeno por kg de DBO que se convierte en CO2, y que la eficiencia es de un 95%

Calculamos la cantidad de oxgeno DO2 necesaria para oxidar los slidos suspendidos en tanque de aireacin SSTA, sabiendo que la concentracin tpica es de 4,5 kgSSTA/m3

Calculamos la demanda de oxgeno debido al nitrgeno presente en el lquido cloacal, sabiendo que se precisan 4,57 kgO2/kg de Nk, que la eficiencia es de un 90% y que se producen 0,008 kgNk por habitante por da.

Calculamos la demanda de oxgeno media como la suma de las demandas parciales:

Calculamos la cantidad de aire necesaria sabiendo que el aire contiene 21% de oxgeno:1 kg aire ________0.21 79 424 kg aire______16 679En cada tanque de aireacin se precisa la mitad de la DO pico, es decir, 8339. Los equipos aireadores con los que contamos proveen entre 2,5 y 6 kg de oxgeno por KWh. La potencia que recibirn ser de 20 HP.

Sedimentacin de efluentesEl sedimentador permite la sedimentacin de los cogulos formados en el tanque de aireacin. El clculo del sedimentador secundario se basa en 2 datos: CSS: Carga de slidos suspendidos. Es la cantidad de SS que se pueden tratar por da por metro cuadrado de sedimentador. En nuestro caso, Css = 120 kgSS/m2.da CS: Carga superficial. Es el caudal que puede tratar el sedimentador por metro cuadrado. Es la velocidad de sedimentacin. En nuestro caso, CS medio = 24 m3/m2.da, y CS mx = 40 m3/m2.daEl sedimentador cuenta con una pantalla agujereada a la salida del afluente del tanque de aireacin para dirigir el flujo en forma horizontal. Dos canales perimetrales en la parte superior permiten la circulacin hacia la cmara de cloracin del agua sin flocs. Una caera inferior permite la salida de los barros que se forman hacia el espesador de barros o de nuevo hacia el tanque de aireacin, para recircular. La caera cuenta con una vlvula que maneja el operador segn sea necesario recircular o enviar al espesador.Calculamos la superficie del sedimentador por dos mtodos, y nos quedamos con el que dio mayor superficie:Mtodo 1) Tiene en cuenta la CSS.

Mtodo 2) Tiene en cuenta la CS.Sea Fv = 1,27 el factor de correccin del vertedero (por la porosidad del H) y Ft = 1,196 el factor de correccin de influencia de la temperatura (se calcula para 14 y estamos a 20 aproximadamente)

Nos quedamos con S = 2100 m2, y dividimos el sedimentador secundario en 2 sedimentadores en paralelo, con lo cual la superficie ser de 1050 m2. Como son circulares, despejamos el dimetro de . El dimetro queda de 37 m.Como la permanencia es de 2 horas, calculamos el volumen como caudal * permanencia, dividiendo por dos, ya que son dos sedimentadores, obtenemos un volumen de 2334m3 para cada sedimentador. La altura la despejamos de la relacin entre volumen y rea, h = 2334/1050 = 2.5 m.Tratamiento de barrosLos barros frescos contienen de 1 al 5% de slidos, el resto es agua. El tratamiento del barro procura la eliminacin del agua y la transformacin de los slidos orgnicos o putrescibles en materia ms estables. Espesador de barrosSe realiza el proceso de digestin en un ambiente anaerbico. Los espesadores se construyen con cubierta fija o flotante. Los barros se bombeas al digestor y al ingresar desalojan el mismo volumen de barro ya digerido. Las altas temperaturas aceleran el proceso de digestin. Frecuentemente se disponen caeras por las que circula agua que se calienta aprovechando la combustin del gas metano que se produce en el mismo proceso. Calculamos el volumen necesario como:

DondeE: eficienciaV: Volumen del tanque de aireacinTe: permanencia del lodo en el espesador (10 das)Xe: Concentracin de slidos suspendidos (30 kg SS/m3)c: edad mxima del lodo (20 das)

Zanjas de oxidacin (playas de secado)Sobre un lecho de arena, especialmente preparado, se vierten en forma intermitente efluentes. El proceso es biolgico y aerbico. La operacin de llenado desde ser intermitente para posibilitar que se vace el filtro y acceda a l aire fresco. Peridicamente se debe remover la capa superficial de lodo que se forma. Son playas de arena al aire libre, con una pendiente de 7%. Se le da una revancha lateral del 10%. Sirven para secar el barro a un estado de terrn. El barro queda retenido en la arena y el lquido percola, y es dirigido nuevamente al tanque de aireacin. Los lodos se secan al sol, formando una costra, que se enva al CEAMSE como basura.Se calcula en base a la capacidad unitaria por habitante es de 0.08 m2/hab. Es decir, por cada metro cuadrado se cubren 12,5 habitantes. La permanencia depende del clima, si est seco y caluroso, ser de 10 das. En Buenos Aires se estiman 20, 30 das.

Sumndole el 10%, nos queda un rea de aproximadamente 9000 m2. Adoptando 5 m de ancho, y una relacin largo/ancho de 3, nos queda L = 15 m y A = 5 m. Siendo el rea de 75 m2, calculamos el nmero de playas como:

Adoptamos una altura de 1 m.

Lagunas de estabilizacinEn las lagunas se cumple un ciclo biolgico. Las algas sintetizan por fotosntesis el material celular utilizando dixido de carbono y produciendo oxgeno, que es aprovechado por las bacterias para oxidar el material orgnico del lquido cloacal. El rendimiento de las algunas se vincula con la composicin del lquido cloacal, con los vientos, las precipitaciones, el suelo (por las infiltraciones) y la evaporacin. Es en cierta forma un proceso natural similar al que se produce en los cursos de agua, pero controlado. Son de alta eficiencia, no requieren estructuras ni energa elctrica y son de operacin muy simple. Cuando funcionan correctamente, presentan un aspecto agradable y no se perciben olores.El problema que debe ser tenido en cuenta es la contaminacin de las napas subterrneas. Debe contemplarse: la necesidad de un rea adecuada, de varias hectreas; la direccin de los vientos; la calidad del suelo; la presencia de agua subterrnea presencia de arboledas que impidan la accin favorable del viento e incorporar hojas si son de follaje caduco. La distancia al rea pobladaLas lagunas pueden ser aerbicas, anaerbicas o facultativas. En las primeras el proceso se realiza en base a oxgeno y hay una remocin de DBO del 75% al 90%. En las anaerbicas, es similar a un digestor, y la reduccin est entre el 40 y el 70%. Las facultativas participan delos dos procesos; en la parte superficial son aerbicas y existe oxgeno disuelto, y en la parte inferior se opera un proceso anaerbico de putrefaccin. En ocasiones se ponen aireadores en la superficie para mejorar el proceso aerbico. La eficiencia alcanza el 90%.

Unidad 13: Residuos SlidosSe da el nombre de basura a todo residuo slido, semislido constituido por desperdicios, desechos, cenizas, provenientes de viviendas, oficinas, mercados, industrias, etc. y del barrido de las calles.Desperdicios: en general son putrescibles de origen vegetal y/o animal, por la preparacin, manipuleo y consumo de alimentos.Desechos: en general son slidos no putrescibles, combustibles o no, papel, cartn, trapos, madera, latas, vidrios, polvo (resto de construccin), etc.Cenizas: provenientes de combustin de carbn de lea, lea, carbn.Desechos especiales: provienen de establecimientos industriales, hospitales (no patolgicos).La gestin actual de los residuos en nuestro pas se reduce a la recoleccin, higiene urbana, y la disposicin final, en muchos casos se efecta en basurales a cielo abierto con pocos o escasos controles tcnicos y ambientales.Las medidas para resolver esta problemtica no ha tenido hasta el momento un carcter integral y no se ha podido por ello una solucin a todos los factores implicados.Los municipios son los responsables directos del manejo de los residuos, pero requiere tambin de la participacin de los distintos niveles de gobierno, ya que su inadecuada gestin compromete la salud pblica y la proteccin ambiental. La secretaria del ambiente y desarrollo sustentable con el objeto de blindar respuestas adecuadas y concretas al manejo de los residuos, configuro una poltica de estado.Transformacin biolgicaEstos residuos se transforman en compost (residuos orgnicos que funcionan como fertilizantes), humus o abonos. La transformacin biolgica se acelera con la trituracin, circulacin o inyeccin de aire centralizado, cultivo con grmenes, o afluentes de las mismas cmaras.(DIBUJITO)Estas cmaras son generalmente de fermentacin en proceso semi anaerbicos, con un tiempo de tratamiento de 30, 40 das.El peso especfico medio (compactado) es de 250 kg/m3.El peso especfico medio (sin compactar, ni clasificar) es de 300, 350 kg/m3. En este se consideran los vehculos tirados.Composicin mediaPara la composicin media se tiene que hacer muestras.Para la ciudad de Buenos Aires se tiene:Residuos orgnicos57.7%

Papel13.7%

Cartn4.3%

Vidrio7.3%

Plstico blando5.7%

Plstico duro3.5%

Paales3.5%

Metales ferrosos2.1%

Metales no ferrosos0.4%

Textiles0.9%

Otros2.8%

Generacin por habitanteEn 1970 se generaba 750 g/hab. da.En 1995 se generaba 1.5 kg/hab. da.Situacin en la ciudad de Buenos AiresLa ciudad de Buenos Aires tiene una superficie de 20.000 hectreas, de clima templado clasificado como pampa hmeda, la poblacin permanente es superior a los 3 millones de habitantes. Tienen una tasa de crecimiento del 0.08% anual. La recoleccin diaria de residuos es 4500 toneladas por da. La recoleccin es ejecutada por 4 zonas por empresas (consorcios). Los desechos slidos domiciliarios y los de barrido y limpieza de calles principales como a si mismo los provenientes de recolectores privados que operan en desechos industriales, son entregados en 3 estaciones de transferencia, controlados por el CEAMSE (Coordinacin Ecolgica rea Metropolitana Sociedad del Estado) operado por el SYUSA (Saneamiento y Urbanizacin S.A.).Los desechos slidos voluminosos y los provenientes de poda, trocos grandes no son enviados a estas estaciones de transferencia sino que son retirados directamente a los rellenos sanitarios.El CEAMSE opera los rellenos sanitarios ubicados en zonas cercanas a la provincia de Bs. As. All se efectan los siguientes controles:1. Control de basura ingresante2. Lixiviados. Lquidos que percolan3. Aguas de lluvia4. Gases surgentes5. Asentamiento de rellenosLas estaciones de trasferencia estn ubicadas dentro de la ciudad de Bs. As.:a. Colegialesb. Floresc. PompeyaEn estas estaciones de trasferencia la cantidad de basura que puede ser transferida en condiciones normales de aprox. 170 t/h con un promedio de 1500 t/da.RecicladoEl plan urbano ambiental es un plan que tiene la municipalidad, de 1998, permita a los 4 concesionarios, responsables de la recoleccin de los distintos barrios, el reciclaje inicial clasificado, por categora y/o destino, hasta un 10% de su peso a partir de su 2do ao de operacin. No se permite al operador de la estacin de trasferencia efectuar el reciclaje de los mismos, si en cambio a efectuar la modificacin de los mtodos de recepcin y compactacin de basura.De acuerdo a estimaciones, el reciclaje de mayor importancia es: papel, cartn, vidrio, latas.MercadoEl reciclaje de mayor importancia es de papel carbn, vidrios y latas de aluminio. Este proceso tiene lugar de manera informal, debe efectuarse su valorizacin en base de los precios actuales, composicin en base de los precios actuales, composicin y tasa de recuperacin.Papel, cartn: son los productos reciclados tradicionalmente. Hay empresas que indican en sus productos si fue reciclado.Vidrio: tradicionalmente se recicla y recupera. Empresas: Cattorini y Rigolleau.Aluminio: Es el producto de mayor de mayor precio. En 1994 empez un programa de concienti