Evaluacion Rapida de Plantas Potabilizadoras

8/17/2019 Evaluacion Rapida de Plantas Potabilizadoras

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MANUAL DE AGUA POTABLE,

ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO

(MAPAS)


2/193

Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento(Mapas)

D.R. © Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturalesoule!ard Adol"o Rui# $ortines No. %&', $ol. ardines en la Monta*a$.P. +%&+', lalpan, M-ico, D./.

$omisi0n Nacional del Agua1nsurgentes Sur No. &%+2, $ol. $opilco 3l a4o

$.P. '%5%', $oyoac6n, M-ico, D./. el. (77) 7+8%9%'''

Subdirecci0n :eneral de Agua Potable, Drena4e y Saneamiento

1mpreso y ;ec;o en M-icoDistribuci0n :ratuita. Pro;ibida su !enta.


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EVALUACIÓNRÁPIDA DE PLANTAS

POTABILIZADORAS


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Objetiv !e"e#$% &e MAPAS

(Mismo para todos los libros)


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C"te"i&

1ntroducci0n a la 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras.......................................................%

+. Antecedentes............................................................................................................................. %

+.+. $obertura de agua potable................................................................................................%

+.&. $alidad del agua................................................................................................................%

+.&.+. $alidad de las "uentes de agua super=ciales en M-ico.................................................%

+.&.&. $alidad del agua subterr6nea........................................................................................ %

+.&.5. Relaci0n tratamiento>calidad del agua...........................................................................%

+.5. Marco normati!o................................................................................................................ %&. ?nidades de proceso @ue con"orman la potabili#aci0n del agua.................................................%

&.+. $onceptos b6sicos.............................................................................................................%

&.+.+. Medici0n de caudales.....................................................................................................%

&.+.&. $oagulaci0n................................................................................................................... %

&.+.5. /loculaci0n..................................................................................................................... %

&.+.%. Sedimentaci0n............................................................................................................... %

&.+.7. /iltraci0n........................................................................................................................ %

&.+.2. Ablandamiento...............................................................................................................%

&.+.8. Remoci0n de ;ierro y manganeso.................................................................................. %

&.+.. Adsorci0n con carb0n acti!ado......................................................................................%

&.+.. Bsmosis in!ersa............................................................................................................. %

&.+.+'. Desin"ecci0n.................................................................................................................. %

&.+.++. ratamiento y disposici0n =nal de lodos y residuos........................................................%

&.+.+&. Disposici0n =nal del lodo................................................................................................%

&.&. /actores @ue inCuyen en los procesos de potabili#aci0n de agua......................................%

&.5. $riterios de dise*o.............................................................................................................%

5. 3!aluaci0n de plantas potabili#adoras, diagn0stico y propuestas de soluci0n............................%

5.+. ipos de plantas de potabili#aci0n.....................................................................................%

5.&. 1denti=caci0n y tipi=caci0n de la problem6tica y propuestas de soluci0n..........................%

5.5. :uía de e!aluaci0n............................................................................................................%

%. $alibraci0n de la guía de e!aluaci0n..........................................................................................%

$onclusiones.....................................................................................................................................%

ibliogra"ía........................................................................................................................................%

Ap-ndice........................................................................................................................................... %


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abla de con!ersi0n de unidades de medida (S1)..............................................................................%

1lustraciones..................................................................................................................................... %

ablas................................................................................................................................................ %


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I"t#&'i" $ %$ Ev$%'$i"R*+i&$ &e P%$"t$

Pt$bi%i-$&#$

os organismos operadores por lo general tienen a su cargo el e=ciente "uncionamiento delas

plantas potabili#adoras, por lo cual es recomendable e!aluar "actores como el uso adecuado de

reacti!os, la adecuada operaci0n, el ecesi!o gasto de agua en los retrola!ados, las carreras de

=ltraci0n demasiado cortas, por mencionar algunos "actores, @ue est-n aumentando el costo de

producir cada metro cEbico de agua, o e!aluar si el tren de potabili#aci0n es el m6s adecuado.3sto con la =nalidad de proporcionar la calidad @ue, de acuerdo a la norma, deber6n entregar a los

consumidores.

a e!aluaci0n r6pida de plantas potabili#adoras comprende un an6lisis r6pido y pr6ctico del

"uncionamiento de los procesos de potabili#aci0n, así como de sus principales par6metros de

dise*o y de "uncionamiento.

os procesos de potabili#aci0n est6n en "unci0n de la calidad del agua en las "uentes de captaci0n,

pudiendo ser tan sencillos como la desin"ecci0n, o in!olucrar di!ersas operaciones unitarias como

oidaci0n, coagulaci0n, Coculaci0n, sedimentaci0n, =ltraci0n y desin"ecci0n. 3n algunos casos se

llega a re@uerir intercambio i0nico, 0smosis in!ersa o adsorci0n con carb0n acti!ado, entre otros

procesos m6s especiali#ados.

3l ob4eti!o de este manual es proporcionar ;erramientas para la e!aluaci0n r6pida de plantas

potabili#adoras, estandari#ando los procesos de tal manera @ue los mismos organismos

operadores o e!aluadores eternos puedan detectar los puntos de "alla, su posible causa y tomar

decisiones en cuanto a la manera de solucionarlas.

3ste manual se compone por cuatro temasF el tema uno da un panorama general de losantecedentes y estado actual de la potabili#aci0n en M-ico, así como su marco normati!oG en el

tema dos se muestran conceptos b6sicos sobre las unidades de proceso @ue con"orman la

potabili#aci0n, así como los "actores @ue pudieran inCuir en los procesos y los criterios de dise*o

de los mismos, esto con el ob4eti!o de ser!ir de guía y capacitaci0n sobre estos conceptos. 3l

tema tres en sí es el instrumento de aplicaci0n para la e!aluaci0nG consta primeramente de una

descripci0n de los tipos de plantas potabili#adoras y de la identi=caci0n de problem6ticas y


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propuestas de soluci0n en los procesos, posteriormente se presenta el instrumento o guía de

e!aluaci0n para cada uno de los tipos de plantas potabili#adoras. Por Eltimo, en el tema cuatro se

presentan los resultados de las diecisiete !isitas a las plantas potabili#adoras @ue "ueron su4eto de

esta e!aluaci0n.


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./A"tee&e"te

././ Cbe#t'#$ &e $!'$ +t$b%e

SegEn el 1nstituto Nacional de 3stadística y :eogra"ía (1N3:1) se considera @ue la

cobertura de agua potable incluye a las personas @ue tienen agua potable entubada

dentro de la !i!iendaG "uera de la !i!ienda, pero dentro del terrenoG de la lla!e pEblicaG

o bien de otra !i!ienda. omando en cuenta esta de=nici0n, a diciembre de &'+& se

registr0 una cobertura nacional de agua potable del &.'H (1lustraci0n + .+)

incorporando al ser!icio a +.8 millones de ;abitantes.

I%'t#$i" ././ Cbe#t'#$ &e $!'$ +t$b%e e" M01i $ 23.2 (+#e"t$je) (CONAGUA, 23.4)

abla +.+. 3!aluaci0n de la cobertura nacional de agua potable, +' a &'+&($INA:?A, &'+5)

A5

Pb%$i"tt$% e"

vivie"&$+$#ti'%$#e(6i%%"e)

7$bit$"te (6i%%"e)

Cbe#t'#$(8)C" e#vii Si" e#vii

5 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


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+' '.% 25.+ +8.% 8.%+7 '.8 82.8 +%.' %.2&''' 7.% 5. ++.2 8.&''7 +''.' .& +'. .&&'+' ++'.7 +''.7 +'.' '.&'++J ++&. +'5.5 .7 +.2&'+&J ++%.' +'%. .+ &.'

NotaF os porcenta4es y sumas pueden no coincidir por el redondeo de las ci"ras.J1n"ormaci0n a diciembredeterminada por la $INA:?A. $ensos de Poblaci0n y Ki!ienda +', &''' y &'+'G $onteos de Poblaci0n yKi!ienda +7 y &''73n &'++ la poblaci0n a ni!el nacional @ue no contaba con el ser!icio era de .7

millones de ;abitantes, 5'',''' menos @ue en &'+'. Para el &'+& la poblaci0n sin

ser!icio disminuy0 a .+ millones de ;abitantes. ($INA:?A, &'+5) ( abla + .+). Al

cierre de &'+&, el registro de plantas en operaci0n "ue de 2 plantas potabili#adoras,

con una capacidad instalada de +57.+5 m5>s y un caudal potabili#ado de 2.2 m5>s

($INA:?A, &'+&).

3n la abla + .& se presenta la distribuci0n de las plantas potabili#adoras en operaci0npor entidad "ederati!a al &'+& segEn el L1n!entario Nacional de Plantas Municipales de

Potabili#aci0n y de ratamiento de Aguas Residuales en Iperaci0n de la $omisi0n

Nacional del Agua ($INA:?A), &'+&, en donde destaca el 3stado de M-ico @ue con

++ plantas en operaci0n, potabili#a un caudal de +2,85 >sG le sigue alisco con &2

plantas y caudal potabili#ado de +&,'5+ >s.

abla +.&. Plantas potabili#adoras por entidad "ederati!a, &'+&($INA:?A, &'+&)

E"ti&$& 9e&e#$tiv$E" +e#$i"

N: &e +%$"t$C$+$i&$&

i"t$%$&$ (L;)C$'&$% +t$bi%i-$&

(L;)Aguascalientes 5 %%.' &2.'a4a $ali"ornia 5+ +&,+72.' 2257.

a4a $ali"ornia Sur +8 &+7. &+7.7$ampec;e & &7.' &5.'

$;iapas 2 %,22&.' &,7.'$;i;ua;ua % 27'.' 5'.'

$oa;uila de arago#a + &,+5&.& +,8'8.&$olima 5 ++. %.

Distrito /ederal 5 %,7&.7 5,%&&.'Durango 5% +&.8 +&+.

:uana4uato & %&. 52&.7:uerrero +5 5,7%.' 5,+2.'Oidalgo &' 55&.' 55&.' alisco &2 +2,&25.' +&,'5+.'

3do. de M-ico ++ &&,+2%.' +2,85.'Mic;oac6n de Icampo 7 5,'&7.' &,%7.'

Morelos 5 7. &.7Nayarit ' '.' '.'

Nue!o e0n +& +%,78+.& 8,8'.&Iaaca 2 +,&+.5 88+.5Puebla 7 +7.' 7+%.7


11/193

E"ti&$& 9e&e#$tiv$E" +e#$i"

N: &e +%$"t$C$+$i&$&

i"t$%$&$ (L;)C$'&$% +t$bi%i-$&

(L;)


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abla +.5. Plantas potabili#adoras por entidad "ederati!a segEn proceso de potabili#aci0n y caudal potabili#ado($INA:?A, &'+&)

E"ti&$&9e&e#$tiv$

Ab%$"&$6ie"t A&#i"C%$#i$i""ve"i"$%

C%$#i$i" &e +$te"te i%t#$i" &i#et$

N: (L;) N: (L;) N: (L;) N: (L;) N: (L;)Aguascalientes 5 &2.'a4a $ali"ornia 8 +,&58.5 +8 7,&2.5

a4a $ali"ornia Sur + 7.'

$ampec;e & &5.'$;iapas % +,8&.' & 2'.'

$;i;ua;ua + 8'.' & &7'.'$oa;uila dearago#a

2 +,2'2.' % .2

$olima + '.'&Distrito /ederal +' +,''.' 5 &7.' ++ 8%.'

Durango + +''.' & .5:uana4uato &8.% % 5&7.'

:uerrero 5,'7+.'.' + &7.' + %7.'Oidalgo + 7'.' +8 +7&.' alisco &+ +',85.' % 7.'M-ico + &'.' 2 +7,75.' + 2'.' + %7'.'

Mic;oac6n deIcampo % &,527.' + +5'.'

Morelos 5 &.7

Nayarit

Nue!o e0n 8 +,''&.' & 2,2%.'

Iaaca 5 +2+.5 + +2'.'

Puebla + 5.7 + +''.'


13/193

E"ti&$&9e&e#$tiv$

Ab%$"&$6ie"t A&#i"C%$#i$i""ve"i"$% C%$#i$i" &e +$te"te i%t#$i" &i#et$

N: (L;) N: (L;) N: (L;) N: (L;) N: (L;)

Tt$% N$i"$% .= ?@ >.,.>@/.


14/193

E"ti&$&9e&e#$tiv$

i%t# %e"ti%t# &e $#b"

$tiv$& Ó6i I"ve#$Re6i" &e ie## F

6$"!$"e Ot# Tt$%

N: (L;) N: (L;) N: (L;) N: (L;) N: (L;) N: (L;)de la la!e

ucat6n ' '.'acatecas 5 '.& 8 +&.& & +&.7

Tt$% N$i"$% .3 >.3/< .>/3 2>/< .=4 .,.>/= .> ?,.=4/3 @ .


15/193

./2/ C$%i&$& &e% $!'$

3s de !ital importancia para la salud pEblica @ue la comunidad cuente con un

abastecimiento de agua, para cumplir con las necesidades dom-sticas, tales comoF el

consumo, la preparaci0n de alimentos y la ;igiene personal. Para lograr este prop0sito,la calidad del suministro re@ueridoen el país debe cumplir con lo estipulado en la

Modi=caci0n a la Norma I=cial Meicana NIM9+&89SSA+9+%, @ue de=nelas

características "ísicas, @uímicas y microbiol0gicas del agua, de tal manera @ue debe

estar eenta de organismos capaces de originar en"ermedades y de cual@uier mineral o

sustancia org6nica @ue pueda producir e"ectos =siol0gicos per4udicialesG adem6s de

seraceptable desde el punto de !ista est-tico.Por otra parte, el agua puede re@uerirse

para otros di!ersos usos, por e4emplo para la industria y la agricultura, en cuyo caso

aplican otros grados de calidad y otras normati!as. 3l agua se etrae de "uentes

subterr6neas y super=ciales y la calidad de la "uente nos conduce al tratamientore@uerido segEn sea la calidad esperada por el usuario.

Para el suministro de agua a la poblaci0n ;ay @ue elegir la "uente apropiada de acuerdo

a su disponibilidad en cantidad y calidad. $omo se obser!a en la abla + .7 y abla + .

2cada "uente de agua, super=cial, subterr6nea, salobre o de mar tendr6 sus propias

características. Por lo tanto, es indispensable conocer la calidad del agua de las

"uentes, para obtener los par6metros de dise*o para su tratamiento de acuerdo con la

normati!a !igente.

abla +.7. Principales características de aguas super=ciales y aguas subterr6neas(1MA, &''8)

C$#$te#ti$ A!'$ '+e#i$%e A!'$ 'bte##*"e$

emperaturaKariable segEn las estaciones

del a*o Relati!amente constante

urbiedad, materia ensuspensi0n

Kariables, algunas !ecesele!adas

a4as o nulas

Minerali#aci0nKariable en "unci0n de losterrenos, precipitaciones,

!ertidos, etc.

Sensiblemente constante,generalmente mayor @ue enlas aguas de super=cie de la

misma regi0n

Oierro y manganesodi!alentes (en estado

disuelto)

:eneralmente ausentes, sal!oen el "ondo de cauces de

agua en estado deeutro=caci0n

:eneralmente presentes

:as carb0nico :eneralmente ausenteNormalmente presente en

gran cantidad

Iígeno disueltoNormalmente pr0imo a

saturaci0nAusencia total en la mayoría

de los casos

Amoníaco Presente s0lo en aguascontaminadas

Presencia "recuente, sin serun índice sistem6tico de

contaminaci0n

Sul"uro de ;idr0geno Ausente Normalmente presente

3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


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C$#$te#ti$ A!'$ '+e#i$%e A!'$ 'bte##*"e$

Sílice $ontenido moderado $ontenido normalmenteele!ado

Nitratos Poco abundantes en general$ontenido a !eces ele!ado,

riesgos demeta;emoglobinemia

3lementos !i!os acterias (algunas de ellaspat0genas), !irus, plancton /recuentes "errobacterias

abla +.2. $oncentraciones típicas de constituyentes de calidad de agua en di"erentes "uentes de agua(1MA, &''8)

C"tit'Fe"teA!'$

'+e#i$%A!'$

'bte##*"e$ A!'$ &e 6$# A!'$ &e %%'vi$

iol0gicoF$oli"ormes,?/$>+''m &,''' +''

$I, mg>

NO5, mg> comoNNtotal, mg>

como NPtotal, mg>

como PDure#a, mg>como $a$I5

Alcalinidad, mg>como $a$I5

pO

75

'.&5

'.'7'+''8.7

'.7'.+Q+''.'++&'+7'8.7

&+

'.7'.'+

8.

+

$ationesF$a&, mg>Mg&, mg>Na, mg>

, mg>/e&, mg>

&'5&'

&'.+

7'77

&'.+

%''+,57'+,'7'

57''.+

'.'7&'.'7'.%

'.'5

AnionesFO$I59, mg>

$l9, mg>SI%&9, mg>SiI&, mg>NI59, mg>

/9, mg>

'&7&'7

'.7'.&

+&'&7+'+'

Q+''.+

+7'&','''&,''

&'99+

'.+'.+

/ísicosFSD, mg>

urbiedad, ?N$olor, ?Pt9$o

+7'+'99

&7'Q'.7

99

57,'''77

1.2.1. Calidad de las fuentes de agua superciales enMéxico

SegEn las 3stadísticas del Agua de $INA:?A, &'+&, la Red Nacional de Monitoreo

contaba con &,+82 sitios distribuidos a lo largo y anc;o del país. Para este monitoreo se

emplearon tres indicadoresF la Demanda io@uímica de Iígeno a cinco días (DI7), la

+' 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras+'


17/193

Demanda


18/193

11 Noroeste 7+.& &5.+ &'.7 &.2 +.2111 Pací=co Norte 8'.8 +&.& +8.+ '.' '.'

1K alsas 5.7 &. +8.+ ++.+ 5.%K Pací=co Sur '.' '.' '.' '.' '.'K1 Río ra!o &.+ %7.5 &%.% +.& '.'

K11 $uencas $entrales

del Norte'.' &'.' '.' '.' '.'

K111 erma9Santiago9Pací=co

%%. +&.+ &%. +%. 5.%

1T :ol"o Norte 5.8 .5 &.5 %.8 '.'T :ol"o $entro '.' 8.& +8.' +. +.

T1 /rontera Sur &8.8 77.2 +2.8 '.' '.'

T11 Península de ucat6n

+''.' '.' '.' '.' '.'

T111Aguas del Kalle de

M-ico5.8 5.8 &7. +%. 7+.

TOTAL NACIONAL (8) ?2/4 2/> .@/= /> 4/@

I%'t#$i" ./4/ C$%i&$& &e% $!'$ e!H" i"&i$&# DO, e" iti &e 6"it#e &e $!'$ '+e#i$%,(CONAGUA,23.4)

abla +.. Distribuci0n porcentual de sitios de monitoreo en cuerpos de agua super=ciales por Regi0n Oidrol0gicaAdministrati!a de acuerdo al indicador D


19/193

R7A E1e%e"teB'e"$$%i&$&

Ae+t$b%eC"t$6i"$

&$

'e#te6e"te

"t$6i"$&$

$ali"ornia11 Noroeste 5.+ &.+ +8.& +&.7 5.+

111 Pací=co Norte ++. %+.& &5.7 &5.7 '.'

1K alsas +8.' +.8 &.+ &. %.5

K Pací=co Sur 25.+ +.5 8.' +. .K1 Río ra!o 75. 5%.% .2 5.& '.'

K11$uencas

$entrales delNorte

57.' %7.' +7.' 7.' '.'

K111erma9Santiago9

Pací=co 5.5 +&.' 5.' 5.' .8

1T :ol"o Norte 78. &2.5 +'.7 5.7 +.

T :ol"o $entro &.& &2.+ &2.+ +.2 '.'

T1 /rontera Sur 5'.7 5. +2.8 +5. '.'

T11 Península de ucat6n %7.' %7.' 7.' 7.' '.'

T111 Aguas del Kallede M-ico

5.8 5.8 +.7 &&.& 7+.

TOTAL NACIONAL (8) 2=/2 24/< 2./2 23/? >/<

I%'t#$i" ./?/ C$%i&$& &e% $!'$ e!H" i"&i$&# SST, e" iti &e 6"it#e &e $!'$ '+e#i$%, (CONAGUA,23.4)

+5 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


20/193

abla +.. Distribuci0n porcentual de sitios de monitoreo en cuerpos de agua super=ciales por ROA de acuerdo al indicadorSS, ($INA:?A, &'+&)

R7A E1e%e"teB'e"$$%i&$&

Ae+t$b%eC"t$6i"$

&$

'e#te6e"te

"t$6i"$&$

1 Península de a4a

$ali"ornia

8+.8 +7.+ ++.5 +. '.'

11 Noroeste 2%.' &+. .% '.' %.8

111 Pací=co Norte %+.7 %5. +%.2 '.' '.'

1K alsas %8.7 5%.% +%. 5.5 '.'

K Pací=co Sur 7'.' 58.' 8.% 7.2 '.'K1 Río ra!o 85.+ &'.% %.5 +.+ +.+

K11$uencas

$entrales delNorte

27.' +7.' +7.' 7.' '.'

K111erma9Santiago9

Pací=co %&.+ 52. +8.' 5.7 '.2

1T :ol"o Norte 7&.2 5.2 . '.' '.'

T :ol"o $entro 2. +5.& '.' '.' '.'T1 /rontera Sur %+.2 77.2 &. '.' '.'

T11 Península de ucat6n

+''.' '.' '.' '.' '.'

T111Aguas del Kalle de

M-ico55.5 +.7 55.5 +%. '.'

TOTAL NACIONAL(8) >>/4 43/2 ../? 2/> 3/<

+% 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras+%


21/193

I%'t#$i" ./>/ Siti &e 6"it#e " %$i$i" 9'e#te6e"te "t$6i"$& +$#$ DBO>, DO F; SST,(CONAGUA, 23.2)

1.2.2. Calidad del agua subterránea

?no de los par6metros @ue permite e!aluar la salini#aci0n de aguas subterr6neas son

los s0lidos disueltos totales (SD). De acuerdo a su concentraci0n las aguas

subterr6neas se clasi=can en dulces (Q+,''' mg>), ligeramente salobres (+,''' a

&,''' mg>), salobres (&,''' a +',''' mg>) y salinas (U+',''' mg>). Itrospar6metros para determinar la calidad del agua subterr6nea son los contaminantes

especí=cos, tales como ars-nico, CEor, ;ierro y manganeso.

3n la 1lustraci0n + .2 se muestra la sobreeplotaci0n de acuí"eros segEn 3stadísticas

del Agua &'+& de $INA:?A. Se puede obser!ar una importante sobreeplotaci0n,

sobre todo en la #ona centro y norte del país.+7 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


22/193

I%'t#$i" ./


23/193

F &ei"9ei" $&ii"$% F&ei"9ei"

DI, mg>Promedio mensual

'.87 W +.7 +.7 W &.7 U &.7

NMP de coli"ormes>+''m

Promedio mensual7' W +'' 7' 9 7''' U 7'''

urbiedad W unidades ' 9 +' +' 9 &7' U &7'$olor W unidades ' 9 &' &' 9 +7' U +7'

abla +.++. $ontinuaci0n est6ndares para "uentes de agua crudas, suministro dom-stico(AVVA, &'+&)

P$#*6et#

'e"te e1e%e"teRe'ie#e %$6e"te&ei"9ei" 6

t#$t$6ie"t

'e"te b'e"$Re'ie#e

t#$t$6ie"t ''$%t$% 6 %t#$i"

F &ei"9ei"

'e"te +b#eRe'ie#e

t#$t$6ie"te+ei$% $&ii"$% F

&ei"9ei"ID

Promedio mg>Saturaci0n

%.' W 8.7U 87

%.' W 2.7U 2'

%.'999

pO promedio 2.' W .7 7.' W .' 5. W +'.7

$loruros mg> m6 Q 7' 7' 9 &7' U &7'/luoruros mg> Q +.7 +.7 W 5.' U 5.'/enoles mg> m6. ' '.''7 U '.''7

1.3. Marco normatio

3n M-ico, como en otros países, las leyes y reglamentos eistentes en materia de

agua potable con=eren atribuciones y "unciones a di!ersas dependencias

gubernamentales, ya sea como encargados de la prestaci0n de este ser!icio o bien de

su !igilanciaG estos ordenamientos 4urídicos enmarcan los lineamientos re@ueridos en

"orma clara y precisa ;asta con!erger en la acci0n concreta de asegurar y certi=car la

calidad del agua para uso y consumo ;umano. 3n la misma legislaci0n, se indican los

puntos en los cuales con!erge la /ederaci0n, los 3stados y los Municipios,

estableciendo las atribuciones y alcances de las entidades "ederati!as así como las

obligaciones @ue tiene cada uno de los in!olucrados en el abastecimiento de agua para

uso y consumo ;umano en calidad y cantidad adecuadas(1MA, &''8).

Así, las instituciones líder son la Secretaría de Salud (SSA) y la $omisi0n Nacional del

Agua ($INA:?A), la primera en lo concerniente a la emisi0n y !igilancia de las normas

relacionadas con la calidad del agua y de los ser!icios de agua potable, y la segunda

en lo re"erente a la eplotaci0n, apro!ec;amiento y usos del aguaG ambas instituciones

en coordinaci0n deben lle!ar a cabo la !igilancia del cumplimiento de la normati!a.

+8 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


24/193

Principales normati!as @ue regulan los sistemas de abastecimiento y distribuci0n de

agua potableF

• Modi=caci0n a la Norma I=cial MeicanaNIM9+&89SSA+9+%. Salud Ambiental.

Agua para uso y consumo ;umano. ímites permisibles de calidad de agua y

tratamientos a @ue debe someterse el agua para su potabili#aci0n. Publicada el

+ de 3nero de +2 y modi=cada el && de No!iembre de &'''.

• Norma I=cial Meicana NIM9+89SSA9+. Kigilancia y e!aluaci0n del control

de calidad del agua para uso y consumo ;umano, distribuida por los sistemas

de abastecimiento pEblico. Publicada el &% de Septiembre de &''+.

• Norma I=cial Meicana NIM9&5'9SSA+9&''&. Salud Ambiental. Agua para uso y

consumo ;umano, re@uisitos sanitarios @ue se deben cumplir en los sistemas de

abastecimiento pEblicos y pri!ados durante el mane4o del agua. Procedimientossanitarios para el muestreo. Publicada el +& de ulio de &''7.

+ 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras+


25/193

2/U"i&$&e &e +#e'e "9#6$" %$+t$bi%i-$i" &e% $!'$

2/./ C"e+t b*i

os procesos de potabili#aci0n se integran con operaciones y procesos unitarios. 3n las

operaciones unitarias la remoci0n de los contaminantes se reali#a por "uer#as "ísicas,

mientras @ueen los procesos unitarios el tratamiento se reali#a con reacciones@uímicas y>o biol0gicas.

3l con4unto de operaciones unitarias y procesos unitarios es conocido como tren de

tratamiento o tren de proceso. as consideraciones @ue se deben tomar en cuenta para

seleccionar un tren de tratamiento dependen de las características de calidad del agua

de abastecimientoG las !ariaciones en el tiempoG los límites permisibles en la normati!a

!igenteG las condiciones del sitio para construcci0n de la plantaG la tecnología

disponibleGla economía del proceso y muc;os otros "actores. 3l ob4eti!o es remo!er

componentes indeseables en el agua de la "uente de abastecimiento, pero tambi-ndisponer adecuadamente de los residuos de la planta potabili#adora(AVVA, &'+&).

os "actores b6sicos @ue inCuyen la selecci0n de los procesos de tratamiento sonF

a) 3speci=caciones del agua tratada.

b) $alidad del agua de abastecimiento y sus !ariaciones.

c) $ondiciones econ0micas y sociales particulares

d) $ostos relati!os de los di"erentes procesos de tratamiento, re"erentes a la

in!ersi0n, operaci0n y mantenimiento.

a selecci0n de los procesos estar6 inCuenciada primordialmente por los re@uisitos del

eCuente y la calidad del agua cruda y ser6 "acilitada por in!estigaciones de campo y

pruebas de laboratorio.3n caso de re@uerirse coagulaci0n @uímica se deben reali#ar

pruebas de 4arras para determinar pO 0ptimo, el tipo de coagulantes y rangos de

dosi=caci0n y la con!eniencia de usar coadyu!antes.3n plantas de gran magnitud ser6

+ 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


26/193

con!eniente reali#ar pruebas en plantas piloto @ue incluyan modelos para determinar

los par6metros de dise*o y del tipo de granulometría de los materiales =ltrantes

(aXamura, &''').

3n la 1lustraci0n & .8 se puede obser!ar un tren general de potabili#aci0n de agua, con

la =nalidad de @ue sir!a de re"erencia para los siguientes incisos en los @ue se

describen las principales unidades de proceso.

2.1.1. Medición de caudales

3l monitoreo sistem6tico y preciso de caudales en cada proceso es b6sico para una

operaci0n e=ciente de una planta potabili#adoraG adem6s, medir caudales sir!e paraF

determinar gradientes de !elocidad y tiempos de residencia en me#cla r6pida y

Coculaci0n, correcta dosi=caci0n de reacti!osG determinaci0n de !elocidades de

=ltraci0n y retrola!ado, determinaci0n de e=ciencias de producci0n de agua (inCuente

!s eCuente) y recirculaci0n de agua de la!ado de =ltros, entre otros.

Para la elecci0n del medidor de caudal es recomendable tomar en cuenta los siguientes

aspectosF @ue sea "6cil de leer (lectura directa), @ue registren las mediciones, @ue sean

"6ciles de instalar, ;idr6ulicamente e=cientes, precisos y resistentes al uso. 3s por esto,

@ue para elegir un medidor de caudal es necesario !alorar el costo y presupuesto, el

tipo de conducci0n, la accesibilidad, la eactitud, las características del Cu4o y la carga

;idr6ulica disponible(1MA, &'++).

ipos de medidores de caudal

os medidores de caudal se pueden clasi=car segEn el tipo de conducto donde se

utili#ar6n, ya sea para canales (Cu4o a super=cie libre) o para tuberías (Cu4o a presi0n).3n laabla &.+ se muestran algunos tipos de estos medidores de caudal.

&' 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras

3Cuente1nCuente

Medici0nde

caudal

$oagulaci0n

/loculaci0n

Sedimentaci0n

/iltraci0n

I%'t#$i" 2// E'e6$ eje6+% &e t#e" &e +#e &e +t$bi%i-$i"

&'


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abla &.+&. $ontinuaciZn tipos de medidores de caudal(1MA, &''8)

Medidores de caudal en canal a supercie libre

Ve#te&#eDescripci0n $ual@uier obstrucci0n sobre la cual pase el Cu4oG aberturas o cortes de "ormas geom-tricas de=nidasKenta4as Muy precisos en la medici0n de Cu4os en canales abiertos. Se utili#an para control ;idr6ulicoG son simples y econ0micos.

imitacionesNo deben ser utili#ados en Cu4os con s0lidos sedimentablesG se pierde muc;a carga y cuando ;ay poca pendiente en el canal no"uncionan.

Ti+ &e

6e&i&#

De#i+i" S'bti+ E'$i" I6$!e"

Rectangulares Aberturarectangular sobrela cu6l pasa unCu4o.

Sin contracci0nFconsisten en unacresta recta;ori#ontal deltama*o del canal

3cuaci0n de /rancis

! " #$% 1.&

< [ :asto (m5>s) [ ongitud del !ertedor (m)O [ $arga ;idr6ulica sobre el!ertedor (m) [ +.% (!alor de la constante enunidades del sistema m-tricodecimal)

Se recomienda @ue el !alor de Om6no sea mayor a >&.

≥ & O m6ongitud de la cresta

$on contracci0nFtienen una cresta

m6s pe@ue*a @ue elanc;o del canal ! " # '$ ( ).2 %*%1.&

< [ :asto a tra!-s del !ertedor(m5>s) [ ongitud de la cresta (m)O [ $arga ;idr6ulica sobre el!ertedor (m) [ +.% (!alor de la constante enunidades del sistema m-tricodecimal)

&Om6

&+ 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras

≥&O m6

O

Placa del!ertedor

Om6≥&

O

Placa del!ertedor


28/193

3n este caso se recomienda tambi-n@ue Om6 no sea mayor a >&.

Ti+ &e6e&i&# De#i+i" E'$i" I6$!e"

riangularesAbertura triangular sobre la cu6l pasa unCu4o. Son Etiles para medir Cu4os degastos in"eriores a 5' >s.

! " #% 2.&

< [ :asto (m5>s)O [ $arga ;idr6ulica sobre el!ertedor (m) [ $onstante del !ertedor segEn el6ngulo de la abertura (&.7 para '\)

rape#oidal o$ipolleti

3s similar al rectangular concontracciones, solo @ue los lados del!ertedor son inclinados. $uando la

inclinaci0n de los lados sigue la relaci0n+F%(+ ;ori#ontalF% !ertical) es conocidocomo $ipolleti

! " #$% 1.&

< [ :asto (m5>s) [ ongitud de la cresta (m)O [ $arga sobre el !ertedor (m) [+.2 (!alor de la constante en elsistema m-trico decimal)

&& 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras

]

≥&O m6

O

& O&O

Placa del!ertedor

&O

%

+

≥&Om6

&O

O

Placa del!ertedor

&&


29/193

ongitud de la cresta

C$"$% P$#$%%

Kenta4as$apacidad de autolimpie#aG su capacidad para operar en un amplio rango de gastos, puede estimarse el gasto con buenaprecisi0n, ya @ue cuando traba4a a;ogado, el error no pasa de 7H y cuando traba4a libremente el error es de 5HGla !elocidad dellegada no inCuye en el c6lculo del gasto.

imitaciones Alto costoG di=cultades de instalaci0n.Ti+ &e6e&i&#

De#i+i" E'$i" I6$!e"

3ste medidor es una estructura deparedes !erticales, constituido de trespartesF entrada, garganta y salida. asecci0n con!ergente o entrada acelera elCu4o, siendo esto "a!orable para e!itar@ue los s0lidos se sedimenten. agarganta es una contracci0n en decli!e,de secci0n constante, @ue pro!oca unacarga cuyo !alor se relaciona con elgasto del Cuido. a salida o secci0ndi!ergente es la parte en la @ue el Cu4oempie#a a disminuir su !elocidad,presentando un r-gimen sensiblementeuni"orme.

os canales Pars;all se clasi=can deacuerdo al anc;o de la garganta +. Suconstrucci0n debe apegarserigurosamente al dimensionamiento @uese ;ace en "unci0n del anc;o de

:rado de sumergencia

,"%b / %a

Oa [ carga a la entrada del a"oradorantes de la garganta (a partir de lacresta) (m5>s).Ob [ carga cerca del etremo =nalde la garganta (a partir de la cresta)(m5>s).3ste !alor reCe4a c0mo traba4a enese momento el a"orador.

&5 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras

Ni!el de piso

Ni!el cerore"erenciapara Oa y

Ob

Super=cie del agua

/lu4olibre

/lu4osumergido

+

Oa Ob

& > 5 A

A

/lu4o Secci0ncon!ergente

Secci0ndi!ergente

Secci0ngargantaR


30/193

garganta, ya @ue de ello depende laprecisi0n de la medici0n del gasto.

$uando el medidor traba4a adescarga libre el gasto es "unci0nsolo de la carga Oa, si traba4a adescarga a;ogada el gasto dependede la carga Oa y el grado desumergencia.

Para descarga libre, el gasto en m5>sest6 dado por la ecuaci0n generalF! " m%a,

as constantes m y s tambi-n !aríanen "unci0n del anc;o de garganta/

M%i"ete

Kenta4as 3ste m-todo es sencillo y puede aplicarse en canales en donde las !elocidades !arían desde '.+ m>s ;asta &.7 m>s.

imitacionesos molinetes re@uieren mantenimiento debido al desgaste y a golpes durante su uso, por lo @ue deben calibrarse por personalespeciali#ado para obtener la nue!a ecuaci0n y la tabla de calibraci0n correspondiente.

Ti+ &e6e&i&#

De#i+i" E'$i"I6$!e"

3l m-todo de a"oro con molinete es muyconocido y se emplea como m-todopatr0n para calibrar otros medidores.

$onsiste esencialmente de una ;-lice deaspas o copas @ue giran con elmo!imiento del agua y de un mecanismo@ue permite contar el nEmero de !ueltas@ue da la ;-lice a inter!alos de tiempode=nido.

Se determina la relaci0n !elocidad 9nEmero de re!oluciones9obteni-ndose una ecuaci0n y unatabla de calibraci0n, de las cualesdebe disponer cada molinete parapoder ;acer la determinaci0n delgasto.

Price 2&&F " ).-20 ).)11333

Donde N[ NEmero de re!olucionespor segundo.K[ Kelocidad de la corrienteJ(1MA9SARO, +&)

&% 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras&%


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Medidores en uber4as

Pe#e+i" +# ve%i&$&Oidr0metro de !elocidad

Descripci0n

3stos medidores est6n constituidos b6sicamente por una turbina, mecanismospara transmisi0n de las re!oluciones de la ;-lice, !isor con indicador y>ototali#ador o con un indicador9totali#ador gra=cador y el cuerpo del medidor. a

transmisi0n de las re!oluciones de la ;-lice para el mecanismo totali#ador seprocesa magn-ticamente por la presencia de electroimanes, "orm6ndose así campos magn-ticos @ue emiten impulsos capaces de accionar el mecanismototali#ador.

Kenta4as

Para grandes tama*os de di6metro, la repetibilidad es ecelente y pueden sermuy eactos si se calibran peri0dicamenteG la p-rdida de carga es moderada,disminuyendo con tama*os m6s grandesG la dimensi0n del medidor es la misma@ue el di6metro de la tubería en donde se !a a instalar.

imitaciones

Re@uieren un mantenimiento sistem6tico en sus partes mec6nicas y lubricaci0nGson caros, en especial para di6metros grandesG el "actor de calibraci0n essensible a la !iscosidad del Cuido.

Me&i&# &e v#tie

Descripci0n

3st6 constituido de un tubo de acero inoidable de longitud corta, @ue circundaun cuerpo obtuso de secci0n trans!ersal triangular modi=cada, el cual se sitEaperpendicularmente al Cu4o. 3ste cuerpo obstruye el paso del lí@uido y lo obligaa "ormar dos corrientes de Cu4o turbulento, @ue generan !0rtices. a "recuenciade la generaci0n de los !0rtices es linealmente proporcional a la !elocidad delCu4o. 3sto a su !e# crea una !ariaci0n de la presi0n, a uno y otro lado del cuerpo@ue obstruye el paso del lí@uido.

Kenta4asNo tiene pie#as m0!ilesG produce pocas p-rdidas de cargaGno es necesariointerrumpir el caudal para darle mantenimientoG tiene !ida Etil larga.

imitaciones Su costo es ele!ado si se instala en di6metros pe@ue*osG re@uiere de energíael-ctrica para el "uncionamiento del sensor electr0nicoG necesita un nEmero de


Iscilaci0n de presi0n

/lu4o

/lu4o delos

!0rtices


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Reynolds de 5',''', pudi-ndose considerar como aceptable un rango entre+',''' y 5',''', aun@ue los resultados son menos eactosG le a"ectan las!ibraciones en la tubería y burbu4as en la corriente.

5ercepción por diferencia de presión

T'b Pitt

Kenta4as

Puede @uitarse sin @ue de4e de pasar el lí@uidoG produce poca p-rdida de cargaG su costo es ba4oG se instala "6cilmenteG tiene

larga !ida Etil.imitaciones a principal des!enta4a es @ue pueden eistir errores de calibraci0n si el tubo est6 mal insertado en la tubería (desalineado).

De#i+i" E'$i" I6$!e"

3ste medidor consiste de un tubo @ue secoloca dentro de la tubería, en "ormaperpendicular al Cu4o del lí@uido. 3stetubo presenta !arios ori=cios en la parte@ue @ueda "rente al Cu4o, de tal "orma@ue permite medir di"erentes presiones alo largo del di6metro de la tubería. asdi"erentes presiones son detectadas porel tubo interno, el cual proporciona lapresi0n media en la secci0n trans!ersalde la corriente.

"c

! [ Kelocidad del agua (m>s)[ Densidad relati!a del lí@uido

manom-trico, @ue e@ui!ale a ^m >^siendo ^m el peso especí"ico dellí@uido manom-trico y ^ el pesoespecí=co del agua.g [ Aceleraci0n de la gra!edad(.+ m>s&); [ DeCei0n del l í@uidomanom-trico (m)

c [ $onstante de calibraci0n @uepro!ee el "abricante

! " 6 < [ :asto (m5>s)A [ _rea interna de la tubería (m&)! [Kelocidad calculada con la 3c.anterior.

Me&i&#e &e+#i6!e"De#i+i" E'$i" I6$!e"

ipo Kenturi os medidores deprim0genos sonmedidores de caudal relati!amentesimples. $onsisten b6sicamente de una !" C7 62

&2 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras :arganta Salida di!ergente3ntradacon!ergente

Punto de medici0n dealta presi0n

Punto de medici0n deba4a presi0n

/lu4o

&2


33/193

reducci0n gradual o brusca de la secci0ndel Cu4o, ocasionando con esto unaumento de !elocidad y una disminuci0nde la presi0n en el Cuido. De lacorrelaci0n de la !ariaci0n de presi0n conla !elocidad es posible cuanti=car elcaudal.

3n el medidor tipo !enturi la di"erenciade presi0n @ue eiste entre un puntoaguas arriba de la garganta y lagarganta, es proporcional al cuadradodel Cu4o, por lo @ue el gasto sedetermina de la raí# cuadrada deldi"erencial de presi0n medido entreambos puntos.

< [ $audal en m5>sA& [ _rea de la secci0n mínima,garganta (m&)g [ Aceleraci0n de la gra!edad(m>s&);+ y ;& [ Alturas pie#om-tricas enlos puntos + y &$@ [Kalor @ue depende del nEmero

de Reynolds

ipo obera

3l dise*o típico de los medidores tipotobera es una entrada c0nica y garganta,como en un tubo Kenturi, pero carece decono de recuperaci0n. Puede serinstalado en tuberías bridadas y son m6secon0micos @ue los tubos Kenturi,aun@ue m6s costosos @ue los medidoresde ori=cio

Misma ecuaci0n @ue el KenturiF

< [

< [ caudal en m5>sA& [`rea de la secci0n mínima,garganta (m&)g [ Aceleraci0n de la gra!edad(m>s&);+ y ;& [Alturas pie#om-tricas en lospuntos + y &$@ [Kalor @ue depende del nEmero

de Reynolds

Medidor deIri=cio

3l medidor de ori=cio de placa delgadaes el dispositi!o m6s usado para lamedici0n de Cu4os en tuberías. 3l ori=cioes una per"oraci0n circular en una placadelgada y plana @ue se colocaperpendicularmente al Cu4o, =4ada entreun par de bridas de la tubería.Sudi"erencia de presi0n se debe a lacombinaci0n de !elocidad alta, p-rdidade "ricci0n y líneas de corriente

!" C6

< [ :asto (>s)$ [ $oe=ciente de descargaA [ _rea del ori=cio (cm&)g [ Aceleraci0n de la gra!edad (+cm>s&)


Iri=cio dealta presi0n

$ono deentrada

:arganta

Iri=cio deba4a

presi0n

/lu4o

Iri=cio ubería

Placa/lu4o


34/193

aceleradas.; [ $arga sobre el ori=cio (cm)

Pe#e+i" '%t#$"i$

Descripci0n

3l principio del "uncionamiento de estos medidores tiene su origen en lasaplicaciones de la acEstica, y de -stas, especí=camente la relacionada con elsonar.Dentro de los medidores ultras0nicos, se encuentranF 3l medidor ultras0nico de!elocidad por tiempo de tr6nsito. 3ste es un medidor sin obstrucciones. $onsisteen dos transductores ultras0nicos @ue son capaces de en!iar y recibir pulsos de

presi0n ultras0nicos. Se mide el tiempo de tr6nsito del pulso, tanto de ida comode !uelta. a !elocidad promedio es proporcional a la di"erencia entre estos dostiemposG el medidor ultras0nico Doppler es similar al anterior, pero s0lo puedeser empleado en Cuidos @ue contengan s0lidos suspendidos o burbu4as de aire,por lo @ue no se emplea para agua potable

Kenta4as $omo no presenta obstrucci0n al Cu4o, no ;ay p-rdida de cargaG no tiene partesmec6nicas m0!ilesG a4os costos de instalaci0n y operaci0n

imitaciones

Son sensibles al cambio de la composici0n del CuidoG un alto contenido des0lidos o de burbu4as pueden distorsionar o blo@uear la propagaci0n de lasondas de sonidoG Su "uncionamiento se !e a"ectado por cambios en el Cu4oaguas arriba y aguas aba4o.

Pe#e+i" 6$!"0ti$

Descripci0n

3n un medidor magn-tico se genera un campo alrededor de un tramo aislado detubería. 3l agua @ue pasa por el campo magn-tico induce una pe@ue*acorriente @ue es proporcional a la !elocidad del lí@uido, esta corriente el-ctricase mide y es con!ertida al caudal del Cu4o. a eactitud del medidor es de '.7H del caudal real

Kenta4asNo obstruye el Cu4oG ;ay una mínima p-rdida de cargaG est6 disponible en unamplio rango de di6metros (&.7 mm a 7 m)G son bi9direccionales, por lo @uepueden medir caudales en direcci0n contraria.as !ariaciones en la densidad, !iscosidad, presi0n y temperatura del Cuido, noa"ectan su "uncionamiento

& 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras

1m6n

1m6n

$ampomagn-tico

3

3

/lu4o

Sensor pro9Cu4oRecubrimientoanticorrosi!o

Direcci0ndel Cu4oRe!estimiento

Pared deltubo

Sensor contra9Cu4o

Distancia de instalaci0n

&


35/193

imitaciones

Para tuberías muy pe@ue*as los medidores son carosG es sensible a la geometríay propiedades el-ctricas de la tubería y del campo magn-tico.

6lternatios

T#$-$&#e

De#i+i" E'$i"Sustancias cuya presencia puededetectarse por la !ariaci0n de algEnpar6metro. 3l m6s utili#ado es el clorurode sodio o sal comEn, pre!iamentedisuelta en agua. 3sta sustancia se!ierte en un punto determinado de uncanal y se determina la !ariaci0n de laconducti!idad el-ctrica en el agua con eltiempo al =nal del mismo.

! "8 /98 "Kolumen @ue se estima multiplicando el 6rea longitudinal (largo Janc;o) por eltirante de agua (m5) [ iempo en @ue se present0 el pico en el !alor de la conducti!idad el-ctrica(tiempo de recorrido)

imitaciones Se debe cuidar @ue el Cu4o en el canal no sea turbulento, ni eistan estructuras @ue modi=@uen la direcci0n del Cu4o en el tramode medici0n. Para tener una precisi0n aceptable en la medici0n, el largo del canal debe ser tal @ue el tiempo de residencia deltra#ador no sea in"erior a dos minutos.

V%'6e";tie6+

Se considera el tiempo de llenado de lostan@ues de almacenamiento. Se debendeterminar las dimensiones internas deltan@ue seleccionado, así como el tiempo@ue tarda el agua en pasar de un ni!elconocido a otro.

8 " 6 :;<8 [ Kolumen del tan@ue (m5) 6 [ _rea interna del tan@ue (m&)


36/193

2.1.2. Coagulación

3l agua puede contener gran !ariedad de impure#as, solubles e insolublesG entre estas

Eltimas destacan las partículas coloidales, las sustancias ;Emicas y los

microorganismos en general. ales impure#as coloidales presentan una cargasuper=cial negati!a, @ue impide @ue las partículas se aproimen unas a otras y @ue las

lle!a a permanecer en un medio @ue "a!orece su estabilidad. Para @ue estas impure#as

puedan ser remo!idas, es preciso alterar algunas características del agua, a tra!-s de

los procesos de coagulaci0n, Coculaci0n, sedimentaci0n (o Cotaci0n) y =ltraci0n(AVVA,

&'+&).

a coagulaci0n se lle!a a cabo generalmente con la adici0n y me#cla de productos

@uímicos coagulantes, por lo general sales de aluminio y ;ierro. 3ste proceso es el

resultado de dos "en0menosF el primero, esencialmente @uímico, consiste en lasreacciones del coagulante con el agua y la "ormaci0n de especies ;idroli#adas con

carga positi!a. 3l segundo, "undamentalmente "ísico, consiste en el transporte de

especies ;idroli#adas para @ue ;agan contacto con las impure#as del agua, proceso

muy r6pido @ue puede tomar d-cimas de segundo o muc;o m6s tiempo, de acuerdo

con las dem6s características del aguaF pO, temperatura, cantidad de partículas, etc.

Se lle!a a cabo en una unidad de tratamiento denominada me=cla rápida o de

coagulación.De allí en adelante, se necesitar6 una agitaci0n relati!amente lenta, la

cual se reali#a dentro del Coculador. 3n esta unidad las partículas c;ocar6n entre sí, se

aglomerar6n y "ormar6n otras mayores denominadas C0culos> -stas pueden serremo!idas con mayor e=ciencia por los procesos de sedimentaci0n, Cotaci0n o

=ltraci0n.

3n generalpodemos decir @ue los coagulantes son a@uellos compuestos @uímicos de

;ierro o aluminio capaces de "ormar C0culos y @ue pueden e"ectuar coagulaci0n al ser

a*adidos al agua. 3n la abla & .+5 se describen algunos coagulantes y sus

ecuaciones de reacci0n.

5' 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras5'


37/193

abla &.+5. ipos de coagulantes y reacci0n @uímica(1MA, &''8)

C$!'%$"te

Sul"ato dealuminio(alumbre)

Descripci0n

3l sul"ato de aluminio es el coagulante est6ndar usado entratamiento de aguas. 3l producto comercial tiene

usualmente la "0rmula Al& (SI%)5⋅

+%O&I con masamolecular de 2''. 3l material es empacado en di!ersas"ormasF en pol!o, molido, en terrones, en granos parecidosal arro# y en "orma lí@uida. a dosis de alumbre !aríanormalmente entre 7 a 7' mg> para aguas naturales.$omEnmente el pO e"ecti!o para coagulaci0n con alumbrees de 7.7 a .' y se pre=ere para tratar aguas super=cialesde buena calidad por ser el Enico @uímico necesario para lacoagulaci0n, aun@ue puede re@uerirse el a4uste de laalcalinidad.

3cuaci0n

$loruro"-rrico

Descripci0n

3l cloruro "-rrico reacciona con la alcalinidad del agua o concal para "ormar C0culo de ;idr0ido "-rrico. 3l cloruro"-rrico comercial se consigue en "orma lí@uida o cristalina.Aun@ue es barato, su mane4o es di"ícil debido a su altaagresi!idad y debe utili#arse con e@uipo resistente a lacorrosi0n. 3s m6s usado en tratamiento de aguasresiduales @ue en aguas para consumoG puede dar color alagua.

3cuaci0n

Me=cla rápida

a me#cla r6pida es una operaci0n empleada en el tratamiento del agua con el =n de

dispersar sustancias @uímicas @ue se adicionan al agua en el proceso. 3n plantas de

potabili#aci0n de agua el me#clador r6pido tiene generalmente el prop0sito de

dispersar r6pida y uni"ormemente el coagulante a tra!-s de toda la masa o Cu4o deagua.

a me#cla r6pida puede e"ectuarse mediante turbulencia pro!ocada por medios

;idr6ulicos o mec6nicos, tales comoF resaltos ;idr6ulicos en canales, canaletasPars;all,

!ertedores, me#cladores mec6nicos en línea, entre otros y !a a depender del gradiente

y el tiempo de retenci0n(Arboleda, &''').

5+ 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


38/193

Algunos tipos de me#cladores se muestran en la abla & .+%.

5& 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras5&


39/193

$oagulante

1

;

;

A

;c;a

T+ T&

abla &.+%. ipos de Me#cladores(1MA, &''8)

Me*"iTi+ &e

Me-%$&#De#i+i" I6$!e"

Kertedor

os !ertedores pueden usarse para medir caudal y paraproducir me#cla r6pida debido a la turbulencia del resalto;idr6ulico @ue la l6mina de agua produce en el punto deimpacto. os coagulantes deben aplicarse en el punto deimpacto 1 y no en el punto A para estimular la dispersi0n.

De ;-lice o depaleta

a me#cla es inducida a tra!-s de impulsores rotatorios deltipo de ;-lice o de paleta. os de ;-lice, seme4antes a ;-lices

de barco, generan corrientes aiales "uertes @ue crean granintensidad de me#cla y se ;an usado para me#cla de alta!elocidad con rotaciones de ;asta &''' RPM. os impulsoresde paletas generan principalmente corrientes radiales ytangenciales, y son m6s usados en Coculaci0n con!elocidades rotacionales ba4as, & 9+7' RPM, debido a la mayor6rea epuesta al agua.


$oagulante

1mpulsor

1mpulsorde

paletas

Pantalla Pantalla

$oagulante


40/193

Ti+ &eMe-%$&# De#i+i" I6$!e"

3n líneamec6nico

3ste tipo de agitador puede reempla#ara los grandesme#cladores y a los tan@ues retrome#cladores, debido a@ueproporciona una agitaci0n casi instant6nea, me#clando odispersando en un !olumenmuy pe@ue*o y con un ba4oconsumo de energía.

7i*'%i

De#i+i"S'bti+

De#i+i" 'bti+ I6$!e"

Resalto;idr6ulico

3n este tipo deme#cladores lapotencia es"unci0n de la"orma delme#clador y de lascaracterísticas delCu4o, ;aciendo@ue lascondiciones deme#cla seandi"íciles de

controlar por eloperador de laplanta.

$analPars;all

3n los canales Pars;all, en los!ertederos y en los canales concambio de pendiente, laturbulencia @ue ocasiona lame#cla es producida por lageneraci0n de un resalto;idr6ulico. Su principaldes!enta4a es @ue el grado deturbulencia es "unci0n del gastode la planta y es di"ícil controlarel me#clado.

3st6ticos enlínea

3stas unidadesest6n constituidaspor barras, per=leso l6minascorrugadas,instaladas dentrode una tubería"ormando unare4illa alargada ycontinua @ue

1nyector 3n este tipo de me#cladores laenergía necesaria para lame#cla se consigue medianteuna serie de c;orros @ueproducen un Cu4o turbulento enla tubería de conducci0n deagua. 3l coagulante u otrosproductos @uímicos sonadicionados a la corrienteinyect6ndolos a tra!-s de

5% 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras

1nCuente

3Cuente

P-rdida decarga

5%


41/193

produce una granintensidad deturbulencia en unalongitud deseada,originando uname#cla de altae=ciencia.

ori=cios en un tubo interno enla tubería principal.



42/193

2.1.3. ?loculación

a Coculaci0n es la etapa siguiente a la coagulaci0n. 3s un proceso "ísico en el @ue

pe@ue*as partículas desestabili#adas durante la coagulaci0n se unen para "ormar

partículas m6s grandes llamadas C0culos. Mediante agitaci0n lenta 9mec6nica o;idr6ulica9 se "a!orecen los contactos o colisiones entre las partículas

suspendidas,necesarios para su aglomeraci0n y consolidaci0n como

C0culos(IPS>$3P1S, &''%).

a colisi0n entre partículas suspendidas ocurre por tres mecanismos de transporteF

+. /loculaci0n pericin-tica o di"usi0n roXniana debida a la energía t-rmica del

Cuido.

&. /loculaci0n ortocin-tica o gradiente de !elocidad, producida por la masa de

agua en mo!imiento.

5. Sedimentaci0n di"erencial, debida a la colisi0n de partículas grandes con las

m6s pe@ue*as, cuando las primeras precipitan lentamente y aglomeran a las

segundas.

os "actores @ue inCuyen en la Coculaci0n segEn (IPS>$3P1S, &''%) sonF

• a naturale#a del agua

• as !ariaciones de caudal

• a intensidad de la agitaci0n• 3l tiempo de Coculaci0n

• 3l nEmero de compartimentos de la unidad

ipos de /loculadores

De acuerdo al modo en c0mo se aglomeran las partículas, los Coculadores se clasi=can

enF

• /loculadores de contacto de s0lidos o manto de lodos

• /loculadores de potencia o de disipaci0n de energía

Ambos pueden ser ;idr6ulicos o mec6nicos.

52 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras52


43/193

3n la abla & .+7 se presentan di"erentes tipos de Coculadores.



44/193

abla &.+7. ipos de /loculadores(1MA, &''8)

Ti+ &eJ'%$&#

De#i+i" I6$!e"

/loculador;idr6ulico de

pantallas

os Coculadores ;idr6ulicos m6s utili#ados son los de pantallas,de Cu4o ;ori#ontal o de Cu4o !ertical. 3n los primeros, el aguacircula con un mo!imientode !ai!-n, y en los segundos, la

corriente sube y ba4a sucesi!amente, contorneandolas di!ersaspantallas.

3s con!eniente di!idir el tan@ue de Coculaci0n en tres o m6sc6maras utili#ando pantallas ("ormando laberintos) con elprop0sito de pre!enir cortocircuitos y reducir gradualmente laenergía. os Coculadores de pantallas de Cu4o ;ori#ontal son losm6s recomendables para caudales menores a +'' >s, en tanto@ue los de Cu4o !ertical lo son para mayores caudales. osCoculadores de Cu4o ;ori#ontal se proyectan para pro"undidadesde +.7 a&.' m, mientras @ue los !erticales para 5.' a%.' m.

/loculadormec6nico

os Coculadores mec6nicos utili#an una "uente eterna deenergía, como un motor el-ctrico con !elocidad a4ustable, @ue leda Ceibilidad para !ariar el gradiente de !elocidad.Dependiendo del sentido de mo!imiento, se distinguen en

giratorios y alternati!os. os primeros utili#an paletas, @ueoperan a ba4as !elocidades o propelas y turbinas @ue giran amayores !elocidades. os alternati!os, tienen paletas conmo!imiento oscilantes (suben y ba4an), con !elocidad angularconstante o de "unci0n senoidal. raba4an por etapas enc6maras con gradientes cuyo !alor !a decreciendo. osCoculadores mec6nicos m6s utili#ados son los de mo!imientogiratorio de paletas paralelas o perpendiculares al e4eG esteEltimo es m6s !enta4oso por@ue e!ita cadenas de transmisi0n ypo#os secos para la instalaci0n de los motores, aun@ue es demantenimiento di"ícil.


/lu4o ;ori#ontal (planta) /lu4o !ertical(ele!aci0n)

Planta

<

<

r1

r2

r3

X

5


45/193



46/193

2.1.@. ,edimentación

a sedimentaci0n es la separaci0n de partículas s0lidas suspendidas en una corriente

de lí@uido mediante su asentamiento por gra!edad. 3l proceso de sedimentaci0n tiene

dos ob4eti!osF la clari=caci0n y el espesamiento.a =nalidad primordial de laclari=caci0n es remo!er las partículas =nas suspendidas y producir un eCuente claro,

mientras @ue la del espesamiento es incrementar la concentraci0n de s0lidos

suspendidos en una corriente de alimentaci0n. 3stas "unciones est6n relacionadas y la

terminología s0lo establece una distinci0n entre los resultados @ue se desean del

proceso. Se consideran s0lidos sedimentables a las partículas @ue por su tama*o y peso

sedimentan en una ;ora. :eneralmente, la cantidad de s0lidos sedimentables se epresa

en mililitros de s0lido por litro de agua pero tambi-n se da en partes por mill0n, en

peso(Arboleda, &''').

a sedimentaci0n consiste en la utili#aci0n de la "uer#a de gra!edad para separar una

partícula s0lida del lí@uido @ue la contiene. Sin embargo, las suspensiones presentan

características sedimentables distintas segEn la concentraci0n de s0lidos y las

características de las partículas. 3l desarrollo y aplicaci0n de la sedimentaci0n para la

clari=caci0n de un agua debe estar basada en el entendimiento del proceso y de las

!ariables @ue pueden modi=car su e=ciencia. os s0lidos pueden estar contenidos en el

agua en "orma disuelta, Cotando o en suspensi0n.

Se le da el nombre de sedimentador, a la estructura @ue sir!e para reducir la !elocidaddel agua para @ue puedan sedimentar los s0lidos. 3n las plantas de tratamiento son

rectangulares o circulares, con o sin dispositi!os mec6nicos para la recolecci0n de lodosG

pueden ser tambi-n cuadrados, pero son menos "recuentes.

a selecci0n del tipo de tan@ue para una aplicaci0n dada depende del tama*o de la

instalaci0n, de las disposiciones y reglamentos de los organismos locales de control, de

las condiciones locales del terreno y de la estimaci0n de los costos, entre otros.Se

recomienda disponer de dos o m6s tan@ues con ob4eto de @ue el proceso permane#ca en

"uncionamiento mientras uno de ellos est- "uera de ser!icio por reparaci0n y

mantenimiento. 3n plantas grandes, el nEmero de tan@ues !iene determinado

principalmente por las limitaciones del tama*o.

a pro"undidad comEn de los tan@ues de sedimentaci0n !aría entre & y % m, en tanto

@uela longitud recomendable de los tan@ues rectangulares no debe eceder los 87 m. 3l

anc;o del tan@ue es a menudo controlado por el e@uipo disponible de recolecci0n y

%' 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras%'


47/193

eliminaci0n de lodos, pero se recomienda @ue no sea mayor de +2 m.as proporciones

longitudFanc;o empleadas en el dise*o !arían entre 5F+ y 2F+. as pendientes del "ondo

pueden ser del +H para tan@ues rectangulares y de 89H para tan@ues circulares. 3l

tiempo de residencia !aría desde menos de una ;ora ;asta m6s de un día y los tan@ues

@ue se limpian mec6nicamente se dise*an para un tiempo de residencia de 5

;oras(Arboleda, &''').

3n la abla & .+2se pueden obser!ar los tipos de sedimentadores.

%+ 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


48/193

abla &.+2. ipos de Sedimentadores(1MA, &''8).

Ti+ &ee&i6e"t$&#

De#i+i" I6$!e"

an@uesrectangulares

os tan@ues rectangulares se emplean en la clari=caci0n y

presentan limitaciones en la remoci0n de s0lidos, a menos@ue se realicen dise*os especiales para una eliminaci0n m6sr6pida @ue con los dise*os est6ndar. Pueden serimplementados como una sola unidad o !arias con unapared comEn entre todas ellas, lo @ue re@uiere de un 6readisponible menor. as relaciones geom-tricas comunespara las unidades rectangulares sonF longitudFanc;o5F+ om6s, anc;oFpro"undidad +F+ a &.&7F+. as pro"undidadestípicas cuando se emplean estos tan@ues son de &.% a5 m.

an@ues circulares

3n este tipo de tan@ue el modelo de Cu4o es radial. Paragenerar este modelo, el agua se introduce por el centro o porla peri"eria del tan@ue. os di6metros de las unidadescirculares !arían en un amplio rango (5 a2' m). apro"undidad del agua en el tan@ue es de & a5 m, tambi-npueden tener alturas ;asta % m o m6s. a pendiente delpiso m6s comEn para un sedimentador, con mecanismo derastras es de +F+&. $uando se usa el tan@ue como espesadorlas pendientes son de &F+& o m6s. 3n el centro del tan@ue, lapro"undidad es mayor ya @ue se trata de un dep0sito para lacompactaci0n de los lodos.

%& 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras

3ntrada Salida

ol!a de

lodos

Recolecci0n delodos

$analeta

Pro"undidad

ongitud

Salida

Salida delodo

ol!a delodo

Rastra delodo

3ntradaMampara

Pendiente

%&


49/193

Ti+ &ee&i6e"t$&#

De#i+i"

?nidades de Cu4o

;ori#ontal

os sedimentadores de Cu4o ;ori#ontal pueden ser rectangulares, circulares y cuadrados. anto los cuadrados como loscirculares disponen normalmente de una #ona de entrada ubicada en el centro del mismo, con una mampara @ue des!ía elagua ;acia el "ondo de la unidad. 3l agua clari=cada se recolecta a tra!-s de canaletas en la parte superior de los tan@ues. 3l

"ondo es inclinado ;acia el centro de la unidad, en donde se ubica una tol!a para la recolecci0n continua o intermitente de loslodos. 3stas unidades traba4an normalmente con los siguientes par6metros operacionalesF turbiedades mayores a 5' ?N,carga super=cial de 5' a %' m5>m& día y tiempos de residencia de + a % ;oras.

Ti+ &ee&i6e"t$&#

De#i+i" I6$!e"

?nidades de Cu4o!ertical con manto

de lodos

Son las unidades @ue traba4an por contacto de s0lidos,combinan las "unciones de me#clado, Coculaci0n ysedimentaci0n en una sola estructura. Normalmente estasunidades son relati!amente compactas, tienen "ormacilíndrica o cuadrada y pueden ser de suspensi0n ;idr6ulicay mec6nica. a e=ciencia depende principalmente de la!ariaci0n de calidad del agua cruda y de la carga super=cial(relacionada directamente con el caudal), adem6s del tipo ydosis de coagulante, uso de polímeros, pro"undidad yconcentraci0n del manto de lodos.

%5 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


50/193

Sedimentadores deplacas o tubos de

alta tasa

os sedimentadores de alta tasa se basan en lasedimentaci0n gra!itacional @ue tienen periodos deretenci0n de no m6s de +7 min y e=ciencias comparables alos tan@ues de sedimentaci0n rectangulares con!encionalesen donde el tiempo de detenci0n por lo general es de m6s de& ;oras.

a e=ciencia de la sedimentaci0n de partículas en un Cu4o;ori#ontal o !ertical depende del 6rea disponible para lasedimentaci0n, por lo tanto, la e=ciencia puede me4orarse

incrementando esta 6rea. Algunos tan@ues tienen pisosmEltiples para lograr esto. ?na alternati!a eitosa ;a sido eldesarrollo de estructuras ligeras con super=cies inclinadasestrec;amente espaciadas.

%% 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras

6minas deAcero

carbono opolietileno

$anal dedistribuci

0n deagua

Coculada

$ a n a l e s

d e

c o l e c c i 0

n d e

a g u a d e c a

n t a d a

%%


51/193

2.1.&. ?iltración

a =ltraci0n es un proceso de tratamiento destinado a clari=car el agua remo!iendo

materia s0lida en suspensi0n mediante su paso por un medio granular o poroso. a

=ltraci0n generalmente sigue a los procesos de coagulaci0n, Coculaci0n ysedimentaci0n, permitiendo una buena eliminaci0n de bacterias, color, turbiedad así

como ciertos problemas de olor y sabor en el agua (1lustraci0n & .).

I%'t#$i" 2/@/ E'e6$ %t#$i" #*+i&$

a =ltraci0n pro"unda (deep=ltration) en medio granular es considerada como el

resultado de mecanismos complementarios de transporte, ad;erencia y, en su caso,

desprendimiento. Primero las partículas por remo!er se transportan de la suspensi0n a

la super=cie de los granos del material =ltranteG las "uer#as @ue pueden mantener a las

partículas ad;eridas a la super=cie de los granos del lec;o son acti!as s0lo a distancias

pe@ue*as (algunos angstroms), por lo @ue para su remoci0n es necesario @ue se

acer@uen su=cientemente a la super=cie de los granos. /inalmente, una partícula ya

ad;erida puede desprenderse y a!an#ar a capas m6s pro"undas del lec;o o bien

escapar de -ste(1MA, &''8).

%7 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


52/193

ClasicaciónA

Oay muc;as maneras de clasi=car los =ltrosF por la presi0n a la @ue traba4anG la

direcci0n y !elocidad del Cu4oG el material =ltranteG el modo de control o la manera en

@ue se retienen los s0lidos(1MA, &''8).

• Desde el punto de !ista de la "uer#a @ue pro!oca el Cu4o a tra!-s del medio

=ltrante, se pueden clasi=car comoF +) de gra!edad, cuando el Cu4o es

producido por la "uer#a de gra!edad y a cielo abiertoG &) a presi0n, cuando el

Cu4o es pro!ocado por un e@uipo de bombeo y en tan@ues met6licos cerrados.

•

SegEn la !elocidad de =ltraci0n (tasa de =ltraci0n), pueden ser lentos, con tasasde =ltraci0n entre '.' y '.5 m5>m&>;, o r6pidos, con tasas de aplicaci0n de & a

+7 m5>m&>;. A los primeros se les llama tambi-n biol0gicos por @ue

"undamentan su operaci0n en la acti!idad biol0gica @ue tiene lugar en la

super=cie del lec;o =ltrante.

• Desde el punto de !ista del sentido del Cu4o, los =ltros pueden ser ascendentes,

descendentes, biCu4o u ;ori#ontales. os =ltros biCu4o combinan un Cu4o

ascendente y descendente en un mismo lec;o.

• Respecto a la manera en @ue operan, pueden ser de caudal constante cuando

-ste no !aría durante la carrera de =ltraci0n (pero sí !aría el ni!el de agua

sobrenadante), o de caudal !ariable con carga constante.

• De acuerdo a los materiales =ltrantes, pueden ser ;omog-neos o simples

cuando s0lo est6n compuestos por un material =ltranteG duales cuando ;ay dos

materiales =ltrantes (regularmente arena y antracita) o mEltiples cuando

cuentan con m6s de dos tipos de materiales =ltrantes.

• De acuerdo a la manera en @ue se retienen los s0lidos en el medio =ltrante, se

pueden clasi=car como de =ltraci0n super=cial y de =ltraci0n pro"unda. a

=ltraci0n de super=cie se lle!a a cabo sobre un soporte delgado (una membrana

por e4emplo), con la consecuente "ormaci0n de una capa de espesor creciente

(torta) sobre el soporte. 3n la =ltraci0n pro"unda, la retenci0n de los s0lidos se

reali#a en todo el espesor del medio =ltrante, regularmente compuesto de

material granular. 3n el primer caso, la acci0n "ísica de tami#ado es el

mecanismo dominante, mientras @ue para la =ltraci0n de acci0n en pro"undidad

son otros los mecanismos responsables de la remoci0n de las partículas.

%2 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras%2


53/193

Retrolaado del ltro

Para la!ar un =ltro se aplica el Cu4o de agua en sentido ascendente ;asta lograr @ue el

lec;o se epanda y las partículas no est-n m6s en contacto unas con otras. $omo el

Cu4o ba4o estas condiciones es generalmente turbulento, la agitaci0n obliga a las

partículas a c;ocar entre ellas, lo @ue "a!orece el desprendimiento de la suciedad

retenida en las mismas. 3l agua utili#ada para la!ar un =ltro puede pro!enir deF tan@ue

ele!ado, bombeo directo o eCuente de los dem6s =ltros de la batería.

3s comEn inyectar aire o utili#ar agitadores de super=cie para aumentar la turbulencia

en el medio =ltrante sin tener @ue aumentar la !elocidad de la!ado, lo @ue originaría

p-rdida del material y el uso de una cantidad ecesi!a de agua.

Normalmente se inyecta aire. uego el aire se inyecta por el "ondo del =ltro al mismotiempo @ue el agua. a !elocidad de retrola!ado debe ser superior a 7 m>;, y no es

necesario @ue el lec;o est- en epansi0n. ?na !e# detenido el aire se continEa el

la!ado con agua para eliminar todas las impure#as a tra!-s de las canaletas de

recolecci0n de agua de retrola!ado.

?n "actor importante en consumo de agua tratada y un riesgo de contaminaci0n de la

misma, lo constituye la e=ciencia del retrola!ado. ?n buen la!ado a;orra agua =ltrada

y de4a al medio =ltrante regenerado (limpio) para iniciar nue!amente el ciclo de

=ltraci0n

2.1.-. 6blandamiento

3l ob4eti!o tecnol0gico del ablandamiento es la remoci0n de iones de calcio y

magnesio, principales causantes de la dure#a en el agua. Itros iones como /e, SRy

Mn tambi-n causan dure#a en el agua.

3l proceso de ablandamiento de aguas re@uiere de grandes in!ersiones iniciales y alto

costo de operaci0n. $omEnmente aguas con dure#as totales menores de &'' mg> noalcan#an a producir e"ectos ob4etables por el consumidor comEn. Dure#as mayores a

ese !alor pueden causar di=cultades de distribuci0n y uso del agua. os bene=cios @ue

se obtienen con el ablandamiento de aguas duras son los siguientesF 3conomía de

4ab0n y detergentes, me4or la!ado de ropa y utensilios dom-sticos, disminuci0n de

incrustaciones en arte"actos dom-sticos, me4or cocci0n y preparaci0n de alimentos,

pre!enci0n de la corrosi0n e incremento en la e=ciencia de =ltraci0n (Ro4as . R., +).%8 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


54/193


55/193

2.1.. 6dsorción con carbón actiado

a adsorci0n es uno de los m-todos m6s utili#ados en la remoci0n de metales pesados

y metaloides en el tratamiento del agua (I%'t#$i" 2 /=). 3n los Eltimos +7 a*os, se

;an reali#ado in!estigaciones para poder encontrar adsorbentes, e=cientes yecon0micamente "actibles de utili#ar en la remoci0n de metales pesados y metaloides

de soluciones acuosas($;eung, &''+).

I%'t#$i" 2/=/ E'e6$ +#e &e $&#i" " $#b" $tiv$&

a adsorci0n de una sustancia es un proceso de trans"erencia de masa entre dos "ases,

un lí@uido o un gas ;acia partículas s0lidas. a mol-cula @ue se trans=ere, y se

acumula o adsorbe, es llamada adsorbato y el s0lido en el @ue se lle!a a cabo la

adsorci0n es llamado adsorbente. 3ste proceso es un "en0meno super=cial, por lo @ue

cuanto mayor es la super=cie del medio adsorbente, mayor es la capacidad de

acumular material.

a adsorci0n de un soluto (adsorbato) en la super=cie de un s0lido (adsorbente) ocurre

como resultado de la acci0n de una de las propiedades características @ue tiene un

sistema soluto9s0lido9sol!ente, o una combinaci0n de la acci0n de ambas. ?na de las

% 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras


56/193

"uer#as de inducci0n primaria pro!iene del car6cter li0"obo (no a=nidad por el sol!ente)

del soluto por el sol!ente, o por una gran a=nidad del soluto por el s0lido. 3n este caso,

la solubilidad del soluto es, por muc;o, el "actor m6s signi=cati!o para determinar la

intensidad de esta primera "uer#a de inducci0n. 3sto es, mientras m6s grande sea la

a=nidad del soluto por el sol!ente, o mayor su solubilidad en el mismo, ser6 menor la

atracci0n ;acia la inter"ase del s0lido para @ue esta sustancia pueda ser adsorbida.

$ontrariamente, mientras m6s pe@ue*a sea su solubilidad, ser6 mayormente adsorbido

por el s0lido. 3n el caso de soluciones acuosas, lo anterior aplica dependiendo del

car6cter ;idr0"obo o ;idr0=lo del soluto o compuesto en cuesti0n (Veber, +8).

Algunos de los principales adsorbentes de acuerdo a su uso en di"erentes procesos de

adsorci0n sonF carb0n acti!ado, alEmina acti!ada, sílica gel y #eolitas. 3l carb0n

acti!ado y los aluminosilicatos son los adsorbentes m6s usados en la eliminaci0n de

metales pesados. 3l carb0n acti!ado, por su super=cie no polar y su ba4o costo, es el

adsorbente elegido para eliminar una amplia gama de contaminantesG sin embargo,

como no es selecti!o, puede adsorber tambi-n componentes inocuos @ue se

encuentren en proporciones m6s ele!adas @ue otros contaminantes m6s peligrosos

como los metales pesados.

2.1.0. smosis inersa

a 0smosis in!ersa es un proceso in!entado por el ;ombre @ue in!ierte el "en0meno

natural de 0smosis. 3l ob4eti!o de la 0smosis in!ersa es obtener agua puri=cadapartiendo de un caudal de agua @ue est6 relati!amente impura o salada. 3n el

"en0meno de 0smosis in!ersa el agua se mue!e a tra!-s de una membrana

semipermeable desde una #ona de ba4a concentraci0n ;acia una #ona m6s

concentrada (de sales e impure#as), ;asta un punto en @ue se alcan#a un e@uilibrio de

"uer#as (1lustraci0n & .+')(1glesias, +).

7' 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras

I%'t#$i" 2/.3/ Ó6i i"ve#$ (I!%ei$, .===)

7'


57/193


58/193

bacterias.os agentes como los compuestos "en0licos y los detergentes alteran la

permeabilidad de la membrana citoplasm6tica. 3stas sustancias destruyen la

permeabilidad, selecti!a de la membrana y permiten @ue se escapen algunos

nutrientes !itales, como el nitr0geno y el "0s"oro.

3l calor, la radiaci0n y los agentes "uertemente 6cidos o alcalinos alteran la naturale#a

coloidal del protoplasma. 3l calor coagula la proteína celular y los 6cidos o bases

desnaturali#an las proteínas, produciendo un e"ecto letal. Itro modo de desin"ecci0n

consiste en la in;ibici0n de la acti!idad en#im6tica. os agentes oidantes, tales como

el cloro, pueden alterar la estructura @uímica de las en#imas dando lugar a su

desacti!aci0n ( abla & .+).

abla &.+. $ontinuaci0n tipos de desin"ectantes de agua(3PA, +)

Ti+ &e&ei"9et$"te

C$#$te#ti$ Ve"t$j$ Deve"t$j$

M-todos @uímicos

Oipoclorito de sodio,gas cloro y deri!adosdel cloro

3l cloro es uno de loselementos m6scomunes para ladesin"ecci0n del agua.

3l cloro se puedeaplicar para ladesacti!aci0n de laacti!idad de la granmayoría de losmicroorganismos, yes relati!amentebarato iene e"ecto residual

:eneratri;alometanos @uepueden sercancerígenos

Per0ido de ;idr0genoMata los organismospat0genos del aguapor oidaci0n

3s natural y no causael da*o al ambiente,adem6s, no irrita lapiel como el cloro, es

de ba4o costo y "6cilde ad@uirir

a e"ecti!idad delper0ido depende desu capacidad paraliberar iones de

oígeno.

I#ono

Despu-s de lacloraci0n es elm-todo dedesin"ecci0n m6s"recuentementeempleado

:as o#ono generadoin situ

3l o#ono no sedisuel!e en el agua dela misma manera @ueel cloro. as plantasde tratamiento deagua deben utili#art-cnicas de me#cladocomple4as para poderdesin"ectar el aguacon o#ono, lo @ue;ace @ue el procesosea muc;o m6scomplicado @ue el del

tratamiento con cloro.M-todos "ísicos

Radiaci0n ultra!ioleta

Producida porl6mparas @ue emitenradiaci0n con una"recuencia de &7% nm

a desin"ecci0n conlu# ?K es e=ca# parala desacti!aci0n de lamayoría de los !irus,esporas y @uistes.

a ba4a dosi=caci0npuede nodesacti!are=cientementealgunos !irus, esporasy @uistes.

$alor Sistema muyempleado enprocesos de

/6cil de emplear No tiene ele!adae"ecti!idad dedesin"ecci0n

7& 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras7&


59/193

Ti+ &e&ei"9et$"te

C$#$te#ti$ Ve"t$j$ Deve"t$j$

pasteri#aci0n

Caracter4sticas deseables de los desinfectantes del agua

odo desin"ectante tiene @ue satis"acer ciertos criterios generalesF

• Debe ser capa# de destruir o inacti!ar, en pla#os ra#onables, los

microorganismos cuales@uiera @ue sean su especie y cantidad.

• Debe ser =able cuando se utilice en las di!ersas condiciones @ue probablemente

se encuentren en el sistema de tratamiento de aguas residuales.

• Debe ser capa# de mantener una concentraci0n residual en el sistema de

distribuci0n =nal como resguardo contra la recontaminaci0n o el rebrote de

microorganismos.• Debe ser ra#onablemente seguro y "6cil de mane4arse y aplicarse.

• a determinaci0n de desin"ectante en el agua debe ser sencilla, r6pida y

apropiada para reali#arla en el campo así como en el laboratorio.

• anto el costo del e@uipo (de su instalaci0n, "uncionamiento, mantenimiento y

reparaci0n), como el costo de la compra y el mane4o de los materiales @ue se

re@uieren para conseguir una dosi=caci0n e=ca# y sostenida, deben ser

ra#onables.

2.1.11. ratamiento B disposición nal de lodos B

residuos

as plantas potabili#adoras producen agua de la me4or calidad posible a partir de la

"uente de abastecimiento disponible. 3n los procesos @ue se lle!an a cabo en las

potabili#adoras se producen residuos. a mayor parte de los residuos de las plantas

potabili#adoras en M-ico son lodos @uímicos, los cuales resultan de la adici0n y

reacci0n, en los procesos de potabili#aci0n del agua, de di"erentes compuestos@uímicos.

3stos lodos @uímicos contienen las impure#as @ue degradaban la calidad del agua

cruda y @ue se remo!ieron en la plantaG deben, por lo tanto, disponerse de una manera

@ue no da*e al ambiente.



60/193

os residuos @ue se generan en algunos de los procesos de tratamiento incluyen los

materiales @ue causan turbiedad y color, s0lidos org6nicos e inorg6nicos, algas,

bacterias, !irus y precipitados @uímicos. 3stos residuos pueden deri!arse de la

coagulaci0n @uímica, precipitaci0n de ;ierro y magnesio, agua de retrola!ado,

regeneraci0n de resinas, entre otros. os procesos para mane4o de residuos incluyen

sedimentaci0n, espesamiento, acondicionamiento, desaguado, secado, recuperaci0n,

reEso y disposici0n =nal(AVVA, &'+&).

Reducci0n de !olumen de los lodos

a reducci0n del !olumen de los lodos generados en las plantas potabili#adoras es el

ob4eti!o principal del tratamiento de los mismos, ya @ue su reducci0n "acilita las

operaciones de transporte y de disposici0n =nal.

os m-todos m6s usados para la reducci0n del !olumen de los lodos son los siguientesFespesamiento, centri"ugaci0n, prensado, secado en lec;os de secado y secado en

lagunas.

an@ues espesadores

3l dise*o m6s comEn de espesador por gra!edad es un tan@ue circular (1lustraci0n & .

++) con una pro"undidad de pared mo4ada de 5 a% m, y di6metro ;asta de &7 mG

e@uipados con mecanismos para "acilitar el desaguado y la remoci0n de los lodos. a

pendiente del piso de estos tan@ues, normalmente de &F+& a 5F+&, es m6s

pronunciadas @ue las de los tan@ues normales de sedimentaci0n. 3sta mayor

pendiente ;ace m6s pro"unda la capa de lodos en la parte central del tan@ue, permite

un tiempo mínimo de retenci0n, maimi#a la pro"undidad del lodo sobre el tubo de

etracci0n y "acilita la operaci0n de las rastras.

7% 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras7%


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Hojas

Brazo de la rastra

Influente acontraflujo

Unidad de

manejo

Conducto para

motor

Vertedor dederrame

Rotación

Alarma para

sorecar!a

PLANTA

"asamano Base !iratoria

#otor $i%el del

a!ua

Vertedor

Columna central

Caja central

Barredorade !oma

&uer'a de

lodos&ol%a de lodos

(ar!ueros

&uer'a del

influente

Alimentación

SECCIÓN A - A

Conducto para

alarma de

sorecar!a

&uer'a del

influente

Andamio

I%'t#$i" 2/../ E+e$&# &e %& +# !#$ve&$& i#'%$# (IMTA, 233)

agunas para espesamiento

as lagunas de espesamiento se utili#an cuando eiste 6rea su=ciente en el predio de

la planta. 3n estas lagunas se depositan los 1odos y se decanta el sobrenadante a

medida @ue se !aya espesando el lodo. as lagunas se pueden dise*ar para "uncionar

como lec;os de secado una !e# @ue se alcan#a el ni!el de lodo de dise*o.

Acondicionamiento del lodo

3l acondicionamiento de 1odos de plantas potabili#adoras se re=ere a la !ariedad det-cnicas, @uímicas y "ísicas, utili#adas para alterar las características del lodo, de

manera de ;acer m6s e=ciente la remoci0n subsecuente del agua. No eiste una

pr6ctica de acondicionamiento Enica y ampliamente aceptada para un tipo dado de

lodo, ya @ue un agente acondicionante @ue traba4a bien en una planta puede no

traba4ar en otra similar, y es necesario reali#ar pruebas de laboratorio.

Desagado de lodo, m-todos naturales

3l desagado natural de lodos es uno de los primeros m-todos alternati!os para

reducir el contenido de agua de 1odos antes de disposici0n =nalG incluye el uso de

lec;os de secado y las lagunas de espesamiento y secado.

Para los lodos @uímicos de potabili#adoras la des;idrataci0n natural es lenta y di"ícil,

por lo @ue se pre=ere el m-todo mec6nico cuando es posible.



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ec;os de secado

os lec;os de secado operan ba4o el principio simple de etender el lodo y de4arlo

secar. ?na gran cantidad del agua se remue!e por drenado o decantaci0n y el resto del

agua debe e!aporarse antes de @ue se alcance la concentraci0n =nal deseada de

s0lidos.

os lec;os de secado se pueden agrupar en cuatro tiposF

+. ec;os rectangulares con!encionales, con una capa de arena sobre gra!a, y con

tuberías de drena4e subterr6neas para recoger el agua. Se construyen con o sin

instalaciones para la remoci0n mec6nica del lodo seco, y con o sin cubierta

(1lustraci0n & .+&).

&. ec;os de secado pa!imentados, con una "a4a central de arena para drenado y

con o sin cubierta.5. ec;os con malla de alambre, los cuales tienen un "ondo de malla de alambre e

instalaciones para inundarlos con una capa poco pro"unda de agua, seguida de

la introducci0n del lodo lí@uido sobre la capa de agua.

%. ec;os rectangulares de !acío, con instalaciones para la aplicaci0n de !acío a

=n de acelerar el drenado

I%'t#$i" 2/.2/ P%$" F #te &e '" %e &e e$& t+i

72 3!aluaci0n R6pida de Plantas Potabili#adoras72


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abla &.+. Desaguado de lodos mediante m-todos mec6nicos (1MA, &''8)

Ti+ De#i+i" I6$!e"

$entri"ugaci0n

as centrí"ugas separan el lodo crudo en torta de lododesaguado y lí@uido centri"ugado clari=cado. aseparaci0n de la torta de lodo del centri"ugado est6 basadaen la di"erencia de densidad entre los s0lidos del lodo y el

lí@uido circundante. 3l proceso de desag)

ado es similar alproceso de clari=caci0n por gra!edad. ?na centrí"uga, sinembargo, utili#a una "uer#a centrí"uga entre 7'' y 5'''!eces superior a la "uer#a de la gra!edad.

/iltro de banda

3l =ltro banda es una de las opciones m6s utili#adas para lades;idrataci0n de los lodos @uímicos. 3sta prensa tienebandas m0!iles sencillas o dobles para desag)ar los lodos en"orma continua, mediante una combinaci0n de drenado porgra!edad y compresi0n. 3l lodo es desag)ado en el =ltrobanda de "orma secuencial, a tra!-s de tres etapas

operati!asF acondicionamiento @u

Evaluacion Rapida de Plantas Potabilizadoras

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