MANUAL DE TRATAMIENTO DE AGUAS

EN PERFORACION DE POZOS PETROLEROS

HUMBERTO RINCON C. CARLOS PULIDO P.

2nda Edicin Publicada por BRANDT

BOGOTA D.C. - COLOMBIA

MANUAL DE TRATAMIENTO DE AGUAS EN PERFORACION DE POZOS PETROLEROS 1era. Edicin 2nda. Edicin 1998 2001

Prohibida la reproduccin total o parcial de esta obra, sin autorizacin previa del publicador. Derechos Reservados: BRANDT

Impreso en Bogot D.C., Colombia

Esta obra se revis en Febrero del 2001 2

PROLOGO

Esta segunda edicin del manual del tratamiento de aguas en pozos de perforacin la hemos revisado en base a comentarios y sugerencias de los ingenieros de aguas de Brandt, y a las nuevas exigencias hasta la fecha en cuanto procedimientos y requerimientos ambientales.

En esta segunda edicin se mantiene la informacin bsica de la primera edicin la cual sigue siendo un documento de consulta y gua para los ingenieros que se inician en tratamiento de aguas. Creemos que los conceptos bsicos para un ingeniero de aguas se encuentran en este manual y de ser necesaria una consulta mas detallada se recomienda consultar la bibliografa. Agradecemos al personal de Brandt por sus valiosos comentarios y aportes en la revisin de este manual.

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TABLA DE CONTENIDO

1. 2. 3. 4. 4.1 4.1.1 4.1.2 4.2 4.2.1 5. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6. 6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6 6.2.7 6.2.8 6.3

INTRODUCCION OBJETIVOS QUIMICA DEL AGUA LEGISLACION AMBIENTAL Decreto 1594 / 84 Mximos valores permisibles Pruebas Obligaciones Ambientales Permisos para el uso y disposicin del agua SISTEMA DE ADMINISTRACION AMBIENTAL (SAA) Introduccin Definiciones del sistema de administracin ambiental Requisitos esenciales del SAA Elementos claves de la poltica ambiental Aspectos ambientales de operacin PARAMETROS DE CALIDAD DEL AGUA Parmetros fsicos Sabor y olor Color Turbidez Conductividad Slidos Parmetros qumicos pH Dureza Alcalinidad Cloruros Cloro residual Oxgeno disuelto Sulfatos Nitratos Parmetros indicativos de contaminacin orgnica

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6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.4 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.5.5 6.5.6 6.5.7 6.5.8 6.5.9 6.5.10 6.5.11 6.5.12 7. 7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.2 7.3 7.4 7.4.1 7.4.1.1 7.4.2 8. 8.1 8.2 9. 9.1 9.2 9.3

Demanda bioqumica de oxigeno (DBO) Demanda qumica de oxigeno (DQO) Fenoles Parmetros bacteriolgicos Metales pesados Tipos de mtodos Muestra representativa y preservacin Tratamiento preliminar de la muestra Arsnico Bario Cadmio Cromo Cobre Mercurio Plata Plomo Zinc SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS Piscinas Planeacin Aforo de piscinas Sistemas de aireacin Transferencia y bombeo del agua Tanques australianos Tanques rectangulares Sistemas alternos para tratamiento de aguas Sistema de tratamiento por laminas filtrantes Descripcin del sistema Sistema de tratamiento en lnea RECIRCULACION DE AGUA TRATADA Generalidades Criterios SISTEMAS DE DISPOSICIN DE AGUAS Vertimiento directo Tubera perforada Aspersin 5

9.3.1 9.3.2 9.4 9.4.1 9.4.2 9.5 9.6 9.7 10. 10.1 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.1.5 10.1.6 10.1.7 10.2 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.3 10.3.1 10.3.2 10.3.3 10.3.4 10.4 10.5 10.5.1 10.5.2 10.5.3 10.5.3.1 10.6 10.6.1 10.6.2 11.

Modo de instalacin Modelos de aspersores Microaspersores Instalacin Tipos de nebulizadores Nebulizacin con aire Areas de riego Horarios de riego TRATAMIENTO DE AGUAS Tipos de fluidos Aguas residuales domsticas Aguas lluvias Aguas de lavado del equipo de perforacin Aguas de dewatering Lodo Aguas de cementacin Aguas lodo base aceite Coagulacin y floculacin Bases tericas Productos qumicos floculantes y coagulantes Estructura molecular de algunos polmeros Pruebas de jarras Limitaciones de las pruebas de jarras Uso de la prueba de jarras Procedimiento Clculos Desinfeccin Tratamientos tpicos de aguas en campo Iniciacin de perforacin Lodo base agua con: PHPA, lignito-lignosulfonato, Asfalto Aguas residuales con fluidos espaciadores Tratamiento Recomendaciones para acelerar el tratamiento de aguas Agitacin Transferencia REPORTES 6

11.1 11.2 11.3 11.4 12. 12.1 12.1.1 12.1.2 12.1.3 12.1.4 12.2 12.2.1 12.2.2 12.3 13. 13.1 13.2 14. 14.1 14.2 14.3 15. 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 16. 17.

Reporte diario de calidad del agua Registro de piezometros y estado del rea de disposicin Manifiesto de movimiento y calidad de agua transportadas a otras locaciones Reporte de incidentes MONTAJE Y DESARME DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS Montaje Visita de obra Planeacin del montaje Ejecucin y desarrollo Evaluacin Desarme Generalidades para el desarme Condiciones del equipo Recomendaciones LIMPIEZA Y CIERRE DE PISCINAS Limpieza de piscinas Cierre de piscinas SEGURIDAD INDUSTRIAL Area de piscinas Manejo de qumicos Bodega de qumicos PROBLEMAS COMUNES EN TRATAMIENTO DE AGUAS Piscinas Bombas Dosificaciones de qumicos Sistemas de irrigacin Equipo de laboratorio ANEXOS BIBLIOGRAFIA

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1. INTRODUCCION

En el ltimo ao las exigencias en el manejo ambiental se han hecho ms rgidas por parte de las compaas operadoras para las cuales Brandt presta sus servicios, esto nos obliga a ser competitivos, mejor preparados y buscar innovaciones en los sistemas de tratamientos de aguas.

Las aguas asociadas a la perforacin de pozos petroleros tienen diferentes caractersticas y propiedades dependiendo de los tipos de fluidos que se manejen en las diferentes operaciones que all tienen lugar. Existen fluidos de perforacin que de acuerdo a su naturaleza determinan el grado de contaminacin del agua como por ejemplo: lodos base calcio, lodos lignito-lignosulfonato, lodos base polmero, lodos base espuma, lodos dispersos etc.

Las aguas residuales domesticas y las aguas industriales inherentes a las actividades de perforacin son recibidas generalmente en piscinas o tanques especialmente dispuestas para ello. All tambin se recibirn las aguas lluvias a travs de canales dispuestas alrededor del rea del taladro. Los contaminantes ms comunes que encontramos son: alto contenido de slidos, aditivos qumicos, altas concentraciones de polmeros, materiales en suspensin, sales minerales en disolucin bacterias y materia orgnica disuelta provenientes de la cocina, y efluentes de plantas red fox, aceites e

hidrocarburos emulsionados, etc., todos estos van a determinar el grado de contaminacin y el tratamiento que se deber aplicar a dichas aguas para obtener unas propiedades determinadas por la legislacin ambiental nacional para los casos de aguas industriales y dependiendo de su disposicin final y en algunas oportunidades las que dispongan las compaas operadoras, y con la cual Brandt asume el compromiso de cumplir las normas ambientales y optimizar sus procesos para la obtencin de aguas tratadas de buena calidad. El compromiso de Brandt es el de trabajar, investigar y promover cambios que conduzcan a mejorar y proteger nuestro medio ambiente.

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2. OBJETIVOS

2.1 Unificar criterios y bases del tratamiento de aguas en todos sus aspectos.

2.2 Contar con una gua de consulta en todo el contexto de tratamiento de aguas para los ingenieros de aguas en Brandt.

2.3. Mayor liderazgo del personal de Brandt a cargo del tratamiento de aguas en los campos de perforacin en el manejo del agua, con el fin de minimizar el impacto ambiental resultante del uso del agua.

2.4 Lograr un alto desempeo y entendimiento de las responsabilidades del ingeniero de aguas en las actividades de perforacin de pozos petroleros.

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3. QUIMICA DEL AGUA

El agua pura posee unas propiedades fisicoqumicas que nos explican el complejo papel que juegan en muchos de los fenmenos en que se manifiestan. La molcula de agua esta formada por dos tomos de hidrgeno unidos a un tomo de oxigeno formando un ngulo de 105, tomando una forma asimtrica, dipolar por la irregular distribucin de las cargas elctricas, que determina la formacin de enlaces de hidrgeno. Como resultado de los enlaces de hidrgeno la atraccin intramolecular es ms fuerte de lo que cabra de esperar y la energa de liberacin para formar vapor es muy alta.

+ +Atomo de Oxigeno

+ = + = = 105+Fig. 1 Molcula del Agua Atomos de Hidrgeno

+

Otras manifestaciones de la estructura particular de la molcula de agua son la alta tensin superficial y la alta constante dielctrica. La constante dielctrica representa el factor por el cual hay que dividir las fuerzas entre dos partculas prximas, por ejemplo dos iones de signo opuesto al hallarse dentro del agua. De ah deriva su capacidad de disolucin y el carcter particularmente ionizante de los medios acuosos para las sales. La molcula de agua en contacto con una estructura cristalina inica, se orienta alrededor de los iones exteriores neutralizando la fuerza de atraccin de los iones interiores y liberndolos del cristal, al mismo tiempo que los hidrata evitando su retorno a la red cristalina. En el agua los iones se mantienen como tales con sus cargas elctricas, positivas para los cationes y negativas para los aniones, 10

dotando al agua de un poder conductor que no tiene en estado puro. El agua presenta un gran poder de disolucin no solo para los slidos inicos sino para sustancias gaseosas, lquidas y slidos no inicos convirtindose as en el disolvente mas universal que existe. El agua lquida es por si sola un cuerpo muy dbilmente ionizado, efectundose una disociacin molecular segn la siguiente reaccin: H2O = H+ + OHPara una temperatura determinada se cumple que el producto de las concentraciones de los iones es igual a una constante funcin de la temperatura, cuyo valor es 10-14 a 25 concentraciones medidas en moles / l.

C. Representado en las

{H+} . {OH- } = K = 10-14 El equilibrio inico exige que se formen el mismo nmero de iones de cada clase y por lo tanto en el agua pura debe ser: [H+] = [OH-] = 10-7 Debido al reducido nmero de iones el agua pura es aislante; es decir prcticamente no conduce la corriente elctrica. Para evitar tratar con cifras tan pequeas se emplea el pH, definido como: pH = - log [H+] = log (1/[H+]) Para el agua pura a 25 C el valor del pH es igual a 7. El valor en la escala de pH indica la acidez o alcalinidad de una solucin segn sea menor o mayor de 7, respectivamente. En condiciones de acidez predominarn los iones H+ y en una solucin alcalina predominarn los iones OH-. A pH 7, la solucin es neutra.

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4. LEGISLACION AMBIENTAL

4.1

DECRETO 1594/84 DEL MINISTERIO DE SALUD DE LA REPUBLICA DE COLOMBIA

El decreto 1594/84 se cre por la necesidad de tener una reglamentacin que se encargara de regular el manejo del recurso hdrico, es decir su recepcin, tratamiento y usos posteriores. El decreto contempla la fijacin de criterios de calidad del agua como base para la toma de decisiones en materia de ordenamiento y asignacin de usos de las aguas, as como procedimientos para lograr la disposicin del mismo.

4.1.1 Mximos Valores Permisibles

Los mximos valores permisibles del agua tratada para uso agrcola se presentan en la tabla No. 1. Los criterios de calidad establecidos por el decreto son guas para ser tomados como base de decisin en el ordenamiento, asignacin de usos al recurso y determinacin de las caractersticas del agua para cada caso. Los parmetros analizados quincenal o mensualmente son considerados segn el decreto 1594/84 como sustancias de inters sanitario. tratamiento son: Los usos a los que se destina el agua despus de su

-

Consumo domstico Preservacin de flora y fauna Agrcola Recreativo Industrial Transporte

Para la disposicin de aguas tratadas en la perforacin de pozos petroleros se ha tomado como referencia la norma que regula la disposicin de aguas para uso agrcola, ya que generalmente las localizaciones se encuentran cerca de zonas de cultivos y con alta poblacin de arbustos y malezas nativas. El agua para uso agrcola es empleada bsicamente para irrigacin de cultivos. Los criterios de calidad admisibles para la destinacin del recurso para uso agrcola son los siguientes:

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Tabla No. 1 Valores Mximos Permisibles para Uso Agrcola

PARAMETRO

VALOR PERMISIBLE

Aluminio Arsnico Berilio Cadmio Cinc Cobalto Cobre Flor Hierro Litio Manganeso Molibdeno Nquel pH Plomo Selenio Vanadio Coliformes Totales Coliformes Fecales Grasas y Aceites

< 5.0 mg/L < 0.1 mg/L < 0.1 mg/L < 0.01 mg/L < 2.0 mg/L < 0.05 mg/L < 0.2 mg/L < 1.0 mg/L < 1.0 mg/L < 5.0 mg/L < 0.2 mg/L < 0.01 mg/L < 0.2 mg/L 4.5 - 90 unidades < 5.0 mg/L < 0.02 mg/L < 0.1 mg/L 5000 NMP 1000 NMP Remocin 80% en carga. 40 C

Temperatura

4.1.2

Pruebas

De acuerdo a las disposiciones de la operadora y tambin como poltica de Brandt, se realizan pruebas fisicoqumicas mensuales y diarias para verificar y monitorear las condiciones del agua y de sus efectos en los ros o quebradas aledaas a la zona de irrigacin:

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a - Mensuales

Regularmente se realiza un monitoreo a las aguas de una localizacin de taladros de perforacin durante todo el tiempo que dure las operaciones en cuatro puntos definidos:

1 - Piscina de agua sin tratar 2 - Piscina de Agua Tratada 3 - Aguas arriba de los cuerpos de aguas que pueden ser afectados por la disposicin de las aguas industriales tratadas. 4 - Aguas abajo de zona de influencia.

La empresa operadora, de acuerdo con sus estudios de impacto ambiental realizados determina algunos parmetros ms sensibles a sufrir alteraciones por vertimientos realizados o riegos. A estos se les hace anlisis mensual o quincenalmente. Actualmente se realizan anlisis de los parmetros que se muestran en el Tabla No. 1 en laboratorios especializados. b - Pruebas Diarias

Todos los das se lleva un control de los parmetros para establecer la calidad del agua. Estas pruebas son de carcter rutinario y se pueden tomar como base para realizar su disposicin. Tales anlisis son:

-

pH Conductividad Turbiedad Color Cloro libre Sulfatos

Estos parmetros sern definidos por las compaas operadoras en el marco de la legislacin ambiental, encontrados en el Decreto 1594/84. Debido a su sensibilidad a cambios repentinos, se establecieron como base para determinar la calidad del agua cruda (a la entrada del sistema de tratamiento) y del agua tratada. Puede presentarse el caso de un agua con altos ndices de contaminacin inicial (conductividad, color, etc.) y que despus de su tratamiento mantenga uno o varios parmetros muy por arriba de la norma. El ingeniero de aguas informar al Supervisor del pozo para coordinar con los ingenieros ambientales 14

de la compaa operadora los pasos a seguir. Ellos sern los encargados finalmente de hacer las respectivas recomendaciones del uso que se le debe dar al agua en condiciones por fuera de las esperadas.

4.2 Obligaciones Ambientales 4.2.1 Permisos para el uso y disposicin del agua

Anteriormente era permitido realizar vertimiento de las aguas tratadas en las piscinas hacia las quebradas o simplemente se bombeaba a las canales de aguas lluvias. En la actualidad el vertimiento directo a una quebrada o ro no esta autorizado para aguas industriales procedente de la perforacin de pozos petroleros, implementndose una serie de condiciones y sistemas para su disposicin final. La compaa operadora se encarga de gestionar directamente ante el Ministerio del Medio Ambiente y las Corporaciones Autnomas Regionales los respectivos permisos para poder captar agua potable y disponer el agua tratada, por ejemplo en forma de riego. Esto se hace cumpliendo una serie de requisitos previos:

-

Estudio de Impacto Ambiental Establecer el sistema de tratamiento a emplear Determinar el tipo de riego a utilizar Delimitar l(las) rea(s) de riego a utilizar. La cantidad diaria de agua para su disposicin. Volumen permitido de captacin de agua.

Teniendo en cuenta los anteriores puntos se enva el estudio de Impacto Ambiental junto con el Plan de Manejo Ambiental, al Ministerio del Medio Ambiente o la Corporacin que le corresponda el sitio donde se lleve a cabo los trabajos de exploracin, quienes determinaran si aprueban o no el permiso. Las entidades como el Servicio Seccional de Salud y el Ministerio del Medio Ambiente actan como fiscalizadores, es decir estn en permanente vigilancia de los sistemas de tratamiento y la cantidad de agua tratada para hacer que se estn cumpliendo los requisitos por la autoridad o Corporacin encargada. Estas son algunas de las normas establecidas por las compaas operadoras para el suelo sobre la cual se realiza el riego donde debe cumplir con los siguientes valores:

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pH Conductividad Sulfatos Turbidez Color Cloro libre Cloruros RAS

4.5 a 9.0 unidades < 2500 S/cm. < 500 ppm < 75 NTU < 75 APHA 0.1 a 0.5 ppm < 250 ppm. > 2.0

Estas determinaciones se hacen antes de iniciarse el riego y una vez terminado el pozo para determinar el efecto generado por el sistema de riego sobre el suelo. El riego en zonas verdes debe realizarse solo hasta el punto de saturacin.

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5. SISTEMA DE ADMINISTRACION AMBIENTAL

5.1 Introduccin

Con el fin de buscar un equilibrio entre desarrollo y preservacin de nuestro entorno natural en el mundo se ha implementado sistemas que ayuden ha manejar el impacto de nuestras actividades sobre el medio ambiente. En las actividades de perforacin de pozos el manejo del agua (captacin, uso y disposicin), es un aspecto ambiental significativo, el cual esta dentro de nuestras responsabilidades reducir y controlar el impacto ambiental derivado de esta actividad mediante el uso de procesos, procedimientos y materiales, los cuales pueden incluir uso racional del agua en actividades industriales y domesticas, reutilizacin del agua y disposicin final. 5.2 Definiciones del Sistema de Administracin Ambiental Sistema de Administracin Ambiental: La parte del sistema de administracin total, el cual incluye la estructura organizacional, planificacin de las actividades, responsabilidades, practicas, procedimientos, procesos y recursos para desarrollar implementar, lograr, revisar y mantener la poltica ambiental. En otras palabras es una herramienta practica para manejar el impacto de nuestras actividades sobre el medio ambiente. Medio Ambiente: Entorno en el que opera una organizacin que incluye aire, agua, suelo, recursos naturales, flora, fauna, seres humanos y su interrelacin. Poltica Ambiental: Declaracin por parte de la organizacin de sus intenciones y principios en relacin con su desempeo ambiental global, que le sirve de marco para la accin y para fijar sus objetivos y metas ambientales. Aspecto Ambiental: Elementos de las actividades, productos o servicios de una organizacin que pueden interactuar con el medio ambiente. Impacto Ambiental: Cualquier cambio en el medio ambiente, sea adverso o benfico, total o parcial como resultado de las actividades, productos o servicios de una organizacin. Mejoramiento Continuo: Proceso para dar realce al Sistema de Administracin Ambiental, con el propsito de lograr un mejoramiento en desempeo ambiental global, en concordancia con la poltica 17

ambiental de la organizacin. Objetivo Ambiental: Propsito ambiental global, surgido de la poltica ambiental, que una organizacin se propone lograr y que se cuantifica cuando sea aplicable. Meta Ambiental: Requisito detallado de desempeo, cuantificable siempre que sea posible, aplicable a la organizacin o a parte de ella que surge de los objetivos ambientales y que se necesita que sea establecida y cumplida con el fin de lograr estos objetivos.

5.3 Requisitos Esenciales del Sistema de Administracin Ambiental

Poltica Ambiental

Revisin por la Gerencia

Planificacin

Verificacin y accin correctiva

Implementacin & Operacin

5.4 Elementos Claves de la Poltica Ambiental

Cumplir con la Legislacin Nacional y las Normas Ambientales. Prevenir la contaminacin e incidentes ambientales Mejoramiento continuo 18

Consultar, escuchar y dar respuesta oportuna a las partes interesadas Entender, usar, y comunicar los procedimientos establecidos

5.5 Aspectos Ambientales de Operacin

Adecuacin del sitio Manejo del agua (uso y disposicin) Manejo de residuos slidos Manejo de materiales peligrosos Manejo de emisiones atmosfricas

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6. PARAMETROS DE CALIDAD DEL AGUA

Existen varios parmetros que determinan la calidad del agua, siendo estos revisados al inicio, durante o final del proceso de tratamiento realizando mediciones continuas o temporales. Los

parmetros se pueden clasificar en cuatro grandes grupos: fsicos, qumicos, biolgicos y radiolgicos, siendo los tres primeros los ms importantes en nuestro caso. Y el otro grupo que estara dentro de los qumicos pero lo consideramos aparte, los metales pesados. Para la medicin de los parmetros es necesario tomar una muestra representativa que es la cantidad de muestra mnima (volumen o masa), recomendada para poder determinar el valor de uno de los parmetros en cuestin.

6.1 - Parmetros Fsicos 6.1.1 - Sabor y Olor Estos parmetros del agua son mediciones organolpticas; existen diferentes mtodos cuantitativos para expresar la concentracin de olor o de sabor, el mtodo mas usado consiste en determinar la relacin de dilucin a la cual el olor y sabor es apenas detectable. El valor de dicha relacin se expresa como nmero detectable de olor o sabor de determinaciones subjetivas porque no existe un mtodo especifico ni instrumentos de medicin para determinarlos cuantitativamente. Para valoraciones sensoriales de sabor de muestras de agua se han desarrollado tres mtodos: pruebas de umbral de sabor (PUS), evaluacin de ndice de sabor (EIS) y anlisis de perfil del sabor (APS), siendo la PUS la mas utilizada. Normalmente los olores son debido a los gases liberados durante el proceso de descomposicin de la materia orgnica. El olor ms caracterstico del agua residual sptica es l debido a la presencia del sulfuro de hidrogeno que se produce al reducirse los sulfatos a sulfitos por accin de microorganismos anaerobios. Las aguas residuales industriales pueden contener compuestos olorosos en si mismos, o compuestos con tendencia a producir olores durante los diferentes procesos de tratamiento. En el mtodo sensorial organolptico se expone a un conjunto de personas a olores diluidos en aire libre, y se anota el nmero de diluciones necesarias para reducir un olor a su concentracin de olor umbral mnima de deteccin. (CUOMD). La concentracin de olor detectable viene dada por el nmero de diluciones necesarias para llegar al CUOMD.

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6.1.2 Color El agua pura slo es azulada en grandes espesores. En general presenta colores inducidos por materiales orgnicos de los suelos vegetales, como el color amarillo debido a los cidos hmicos. La presencia de hierro puede darle color rojizo, y la del manganeso un color negro. El color causado por slidos suspendidos se conoce como color aparente y se determina realizando centrifugacin o filtracin visual de la muestra. El color debido a las partculas disueltas se conoce como color verdadero y se determina despus de filtrada la muestra. Causas Las causas ms comunes que producen color en las aguas residuales se debe a los iones metlicos (hierro y manganeso), lodo, arcilla, plancton, vegetales en descomposicin, productos qumicos descargados (lignitos y lignosulfonatos), etc. En la mayora de los casas, el color gris, gris oscuro o negro del agua residual es debido a la formacin de sulfuros metlicos por reaccin del sulfuro liberado en condiciones anaerobias con los metales presentes en el agua residual. Efectos Las aguas con coloraciones altas debido a la presencia de sustancias naturales en descomposicin, no son consideradas txicas o perjudiciales, pero por su coloracin pardo-amarilla, son rechazadas por las comparaciones antiestticas que se les asocian. La presencia de color en el agua hace dudar de la potabilidad de esta. El color interfiere en la cloracin del agua ejerciendo una gran demanda de cloro porque parte se queda ocluido en las partculas coloidales que generan color.

Muestra Representativa y Almacenamiento Una muestra con 100 - 50 ml. Son suficientes para realizar los anlisis, almacenndose en un recipiente de vidrio. La determinacin se har lo mas pronto posible debido a que la actividad biolgica puede variar las caractersticas del color. Si no se determina la muestra deber ser almacenada y refrigerada a 4 C.

Mtodo de Anlisis Comparacin Visual. Se compara la muestra con soluciones de un estndar arbitrario a base de cloruro de cobalto, Cl2Co y Cloroplatino de potasio, Cl6PtK2, y se expresa en unidades de Pt-Co. Este mtodo es ms aplicable a aguas potables. La contaminacin por algunos residuos industriales suele producir colores poco habituales que no pueden equipararse.

Espectrofotomtrico. El color de la muestra previamente filtrada es determinado mediante el paso 21

de un haz luminoso a una longitud de onda definida a travs de la muestra. Este mtodo es aplicado en aguas potables y de superficie y en aguas residuales e industriales. La turbiedad interfiere en la lectura haciendo que el color aparente sea mayor que el verdadero. Es necesario filtrar las muestras para hacer una buena determinacin. Unidades de medicin: APHA, Hazen

6.1.3 Turbidez

Definicin. Es una expresin de la propiedad ptica que origina que la luz se disperse y absorba, en vez de transmitirse en lnea recta a travs de la muestra. Causas. La turbidez del agua es producida por materia en suspensin, como arcilla, sieno o materias orgnicas e inorgnicas finamente divididas, compuestos orgnicos solubles coloreados, plancton y otros microorganismos. En la dispersin luminosa tambin intervienen el tamao, la forma y el ndice de refraccin de las partculas. Partculas pticamente negras, como las de carbn activado, pueden absorber luz y aumentar significativamente las cifras de turbidez. Efectos. Una turbidez alta hace dudar de la potabilidad del agua; reduce la penetracin de la luz, afectando la produccin de oxgeno por fotosntesis. A valores superiores de 200 NTU pone en peligro el sistema ecolgico, interfiere con la desinfeccin ya que las bacterias patgenas quedan ocluidas en las partculas, no existiendo buen contacto con el cloro y otros desinfectantes. Aumenta tambin los depsitos de sedimento en los tanques. Muestra Representativa y Almacenamiento Una muestra representativa (100 - 50 ml.), en un recipiente de vidrio o plstico, se recomienda realizar la lectura inmediatamente o almacenar hasta 24 horas en la oscuridad. Antes de la lectura se debe agitar y esperar a que escapen las burbujas de aire. El tiempo mximo de almacenamiento a 4C, es de 7 das.

Mtodo de Anlisis 22

El mtodo Nefelomtrico (NTU) se basa en la comparacin de la intensidad de la luz desviada por la muestra y de la de una suspensin patrn de referencia, bajo las mismas condiciones. Cuanto mayor es la intensidad de la luz dispersada, ms intensa es la turbidez de la muestra. Antes de realizar mediciones debe realizarse calibracin del equipo con soluciones estndar. Unidades de medicin: NTU

6.1.4

Conductividad

Definicin. Es la medida de la capacidad del agua para conducir electricidad. Es indicativo de la materia ionizable total presente en el agua. La capacidad depende de la presencia de iones y de su concentracin total, de su movilidad, valencia y concentraciones relativas, as como de la temperatura de medicin. Las soluciones de la mayora de los cidos, bases y sales poseen coeficientes de conductividad

relativamente adecuados, mientras que las molculas de los compuestos orgnicos que no se disocian en soluciones acuosas tienen una conductividad escasa o nula. Causas La generan sales minerales presentes en el agua, como por ejemplo el cloruro de sodio, sulfato de magnesio, carbonatos y bicarbonatos de calcio, etc., altas concentraciones de salmueras, productos qumicos empleados en fluidos de perforacin, etc. Efectos La medicin de la conductividad permite evaluar las variaciones de la concentracin de minerales disueltos en las aguas naturales y residuales; establece el grado de mineralizacin para determinar el efecto de la concentracin total de iones sobre equilibrios qumicos, efectos fisiolgicos en plantas y animales, tasas de corrosin, etc. Muestra Representativa y Almacenamiento La conductividad debe determinarse In - Stu y con un equipo porttil. Si no es posible realizar la determinacin inmediatamente, se toma una muestra de 500 ml. en Un recipiente de vidrio o plstico por un tiempo mximo de 24 horas, refrigerndola a 4C. Mtodo de Anlisis El fundamento del conductmetro es la medida elctrica de la resistencia de paso de la electricidad entre las dos caras opuestas de un prisma rectangular comparada con la de una solucin de ClK a la 23

misma temperatura y referida a 20C. La unidad estndar de resistencia es el ohm y la resistividad de las aguas se expresa convenientemente en megaohms-centmetro. Unidades de medicin: La conductividad se expresa en el valor reciproco, normalmente como microsiemens por centmetro. Se prefiere usar l termino conductividad y por lo general se expresa en micromhos por centmetro (mhos/cm). En el sistema internacional de unidades SIU, l reciproco del ohmio es el siemens (S) y la conductividad se expresa en milisiemens por metro (mS/m); 1 mS/m = 10 mhos/cm.

6.1.5 Slidos Definicin. Son los materiales suspendidos o disueltos en aguas limpias y aguas residuales. Los slidos totales son los residuos de material que quedan en un recipiente despus de la evaporacin de una muestra y su consecutivo secado en estufa a temperatura definida. Los slidos totales incluyen los slidos totales suspendidos o porcin de slidos totales retenida por un filtro, y los slidos disueltos totales o porcin que atraviesa el filtro, como se muestra en la siguiente figura:

FILTRO SOLIDOS TOTALES

SOLIDOS DISUELTOS TOTALES

Fig. 2 Filtracin de Slidos Totales Causas. Los aumentos se deben a la presencia de materia orgnica e inorgnica, sales disueltas, arcillas, 24

compuestos disueltos, etc. Efectos. Aguas con alto contenido de slidos pueden actuar como laxantes, es decir producen diarreas o deshidrataciones (aguas con contenido mayor a 500 mg/L); son estticamente insatisfactorias para baarse. La evaluacin de slidos suspendidos es importante en el control de procesos de tratamiento biolgico y fsico de aguas residuales. Muestra Representativa y Almacenamiento Tomar un volumen de muestra en recipientes de vidrio o plstico de aproximadamente 1000 ml. Retirar el material flotante y dispersar el aceite y grasa que est presente en la superficie del agua.

Mtodos de Anlisis Slidos Totales. Consiste en colocar la muestra en un crisol (cpsula de porcelana), previamente secado y tarado, evaporarla y secarla a 103 - 15 C. A diferencia de peso entre el crisol vaco y el crisol con muestra representa los slidos totales. Slidos Totales Disueltos. Se pasa la muestra a travs de un filtro y posteriormente ste filtrado se evapora en una placa a 180 C hasta peso constante. El aumento del peso de la placa representa los slidos totales disueltos. Slidos Totales Suspendidos. Se pasa la muestra a travs de un filtro de fibra de vidrio, y el residuo retenido en el mismo se seca a temperatura de 103 - 15C hasta peso constante. El aumento de peso del filtro representa los slidos totales suspendidos. Slidos Sedimentables Estos slidos pueden expresarse en funcin del volumen (ml/L) o de peso (mg/L). La determinacin se hace mediante el uso de un cono Imhoff, as: llenar el cono hasta la marca de 1 L. Dejar sedimentar durante 45 minutos, removiendo a continuacin suavemente las paredes del cono, mantener en reposo durante 15 minutos ms y se lee el volumen de slidos sedimentables. Unidades de medicin: ml/L., para el caso de slidos sedimentables, cono Imhoff., y para los otros casos mg/L 25

6.2 Parmetros Qumicos

6.2.1 - pH Definicin. El pH es una medida de la concentracin de iones hidrgeno e hidrxilo, y se define como: pH = log (1/[H+]). Es muy importante en el tratamiento de aguas como factor en la adicin de coagulantes y

floculantes, la desinfeccin, ablandamiento y en control de la corrosin, en los procesos biolgicos de aguas negras el rango de pH favorable para los microorganismos, etc.

La disociacin inica del agua esta representada por el siguiente equilibrio: H2O = H+ + OHLa constante de disociacin ser: [H+] [OH-] K1 = -------------[H2O]

En el equilibrio encontramos solamente 10-7 moles/L de H+ y de OH- lo que supone la actividad inica del agua es constante, convirtindose la ecuacin anterior en: Kw = [H+] [OH-] = 10-7 x 10-7 = 10-14 Siendo Kw la constante de ionizacin del agua, su valor debe satisfacerse en cualquier solucin acuosa. En consecuencia cuando se aade un cido al agua, este se ioniza en agua aumentando la concentracin de iones H+ y disminuyendo la concentracin de iones OH-, para que Kw se cumpla y sea constante. Igual suceder cuando se agregue una base , aumentara la concentracin de iones OH- y disminuir la concentracin de iones H+ . La concentracin de cualquiera de los dos iones nunca podr ser igual a cero, sin importar lo cida o bsica de la solucin. La actividad del in hidrgeno se expresa normalmente en trminos de pH y no de moles/L. As el pH se define como:

26

pH = log [1/ [H+] ] = - log [H+] Mtodo de Anlisis. Existen dos mtodos para determinar el valor del pH: El mtodo colorimtrico, el cual emplea indicadores que exhiben diferentes colores de acuerdo con el pH de la solucin. Electromtrico: el cual mide el potencial de un electrodo sensitivo a pH con referencia a un electrodo estndar.

6.2.2 - Dureza Definicin. La dureza representa la suma de las concentraciones de los iones calcio y magnesio, ambos expresados como carbonato de calcio. Cuando la dureza es numricamente mayor que la suma de las alcalinidades de carbonato y bicarbonato, se denomina "dureza carbonatada"; la cantidad de dureza que excede la alcalinidad, se llama "dureza no carbonatada"; la dureza igual o menor a las alcalinidades, se denomina "dureza de carbonato". Causas. Esta se origina por contacto del agua con el suelo de formacin rocosa y en reas donde la capa del suelo es gruesa y hay calizas presentes. Durante el tratamiento de aguas residuales se debe

controlar la adicin de cal hidratada para el ajuste de pH, ya que sta hace aumentar los valores obtenidos en la dureza. Efectos. Uno de los principales problemas ocasionados por la dureza es el de provocar incrustaciones en los equipos de contencin y conduccin de agua caliente. Un agua con una concentracin mayor a 300 mg/L de CaCO3, es considerada un agua muy dura y no apta para consumo humano. Cuando el agua dura se pone en contacto con el jabn los iones de Ca y Mg reaccionan con los cidos grasos para precipitar jabones de calcio y magnesio casi insolubles, destruyendo el jabn. Muestra Representativa y Almacenamiento. Se toma una muestra de aproximadamente 100 ml en recipientes de vidrio o plstico. Si el anlisis no se realiza tan pronto como sea posible, se recomienda preservar agregando HNO3 hasta un pH < 2, 27

de sta manera se puede conservar por un tiempo mximo de 6 meses. Mtodo de Anlisis. El mtodo conocido para determinacin de la dureza es el titulomtrico de EDTA (cido etilendiamino tetracetico y sus sales de sodio) que consiste en el empleo de una solucin valorada de EDTA que forma un complejo soluble, cuando se adiciona a una solucin de algunos cationes metlicos. En ste procedimiento se presenta interferencias por presencia de algunos iones metlicos que producen puntos finales dbiles o muy pocos diferenciados. Unidades de medicin: mg/L CaCO3

6.2.3

Alcalinidad

Definicin y Causas Es una medida de la capacidad del agua para neutralizar cidos y constituye la suma de todas las bases titulables. Contribuyen a la alcalinidad principalmente los iones bicarbonato, CO3H-, carbonato, CO3=, y oxhidrilo, OH- pero tambin los fosfatos y cido silcico u otros cidos de carcter dbil. Efectos. El exceso de la concentracin de metales alcalinofrreos determina la aceptabilidad de un agua para irrigacin. Las aguas altamente alcalinas son rechazadas para el abastecimiento pblico; debido a su estrecha relacin con el pH, aguas muy alcalinas y de pH > 9, afectan la ecologa de fuentes de agua. Muestra Representativa y Almacenamiento. Se toman muestras de 100 a 500 ml en recipientes de plstico o vidrio y se podr conservar a baja temperatura (4C) durante 24 horas mximo. S hay alta actividad biolgica, realizar el anlisis dentro de las seis horas siguientes al muestreo. Evitar la agitacin de la muestra y la exposicin prolongada al aire. Mtodo de Anlisis La alcalinidad se determina mediante titulacin; los iones hidroxilo presentes en la muestra como resultado de la disociacin o hidrlisis de los solutos reaccionan con la adicin del cido titulante. Por tanto la alcalinidad depende del pH de punto final utilizado. Unidades de medicin: mg/L CaCO3 28

6.2.4 Cloruros

Definicin El ion cloruro (Cl-) es uno de los aniones mayormente encontrados en las aguas residuales. La variacin en el sabor producido al agua depende del catin predominante: si el catin es el sodio, puede producir sabor salado al agua a concentraciones superiores de 250 mg/L. Cl, pero si los cationes presentes son calcio y magnesio, el sabor salado puede estar ausente an a concentraciones de 1000 mg/L Causas La concentracin de cloruro es mayor en las aguas residuales que en las naturales debido a que el cloruro de sodio es comn en la dieta y no se altera a travs del aparato digestivo. A lo largo de las costas, el cloruro puede estar presente a concentraciones mayores; aumenta debido a los diferentes procesos industriales. Efectos Las altas concentraciones de cloruros afecta estructuras metlicas generando corrosin, perjudica el crecimiento vegetal y produce un sabor desagradable en el agua para consumo humano. Muestra Representativa y Almacenamiento Tomar un volumen de 100 ml. de Agua en recipientes de vidrio o plstico. No requiere preservante y debe refrigerarse a 4 C por un tiempo mximo de 7 das. Mtodo de Anlisis Para su determinacin existen varios mtodos, pero el ms utilizado es el mtodo argentomtrico. Consiste en realizar la titulacin de la muestra con nitrato de plata, agregando previamente el indicador cromato de potasio. Esto hace que el cloruro de plata forme un precipitado color caf-rojizo, determinado as el punto final de la titulacin. Pueden causar interferencia en el anlisis de los iones sulfuro, tiosulfato, sulfito y el hierro, cuando se encuentren en concentraciones mayores de 10 mg/L. El segundo mtodo mas usado es con ferrocianuro cuya tcnica es automtica (con espectrofotmetro). El in tiocinato se libera del tiocianato de mercurio soluble. En presencia del in frrico muy colorado cuya intensidad es proporcional a la concentracin de cloruro.

29

6.2.5 Cloro Residual

Definicin El cloro aplicado al agua en su forma molecular o de hipoclorito sufre una hidrlisis inicial para producir cloro libre consistente en cloro molecular acuoso, cido hipocloroso e in hipoclorito. El cloro libre reacciona con el agua para formar cido clorhdrico e hipocloroso, generando finalmente hipoclorito, estos ejercen una fuerte accin bactericida. El cloro libre reacciona fcilmente con el amoniaco y ciertos compuestos del nitrgeno formando cloro combinado. El cloro libre y combinado pueden estar presentes al mismo tiempo. Causas Durante el tratamiento de aguas se requiere realizar un proceso de desinfeccin generalmente mediante el uso de hipoclorito de sodio, el cual hace que las concentraciones de cloro residual sean detectadas en cualquier agua que haya sido sometida a tratamientos. Efectos Los excesos de cloro pueden intensificar el olor y sabor caractersticos de los fenoles y otros compuestos orgnicos presentes en el agua para consumo. Puede formar complejos organoclorados potencialmente cancergenos como el cloroformo. El cloro combinado con el amonaco puede afectar a algunas formas de vida. Muestra Representativa y Almacenamiento La determinacin de cloro residual debe hacerse inmediatamente despus del muestreo ya que la concentracin de cloro disminuye rpidamente en soluciones acuosas, la exposicin a luz solar y la agitacin excesiva.

6.2.6

Oxigeno Disuelto

Definicin. Los niveles de oxgeno disuelto en aguas dependen de la actividad fsica, qumica y bioqumica del sistema de aguas. La demanda de oxgeno vara directamente con la temperatura, por tal razn durante las pocas de verano se tienen deficiencias de oxgeno disuelto presentndose condiciones crticas. El oxigeno disuelto es necesario para la respiracin de los microorganismos aerobios as como para otras formas de vida, sin embargo el oxigeno es solo ligeramente soluble en agua. Causas 30

Los aumentos en las concentraciones de OD se presentan principalmente por la accin fsica de las aguas, es decir por la agitacin o aireacin a que es sometida el agua durante su tratamiento. De igual forma su ausencia o disminucin se deben a la presencia de materia orgnica en descomposicin. Efectos Los bajos niveles de oxgeno aumentan la produccin de compuestos que producen mal olor; son aguas de baja calidad. Su determinacin es un punto clave para controlar contaminaciones en el agua y el efecto de aguas residuales producto de tratamientos previos. Muestra Representativa y Almacenamiento La muestra no debe entrar en contacto con aire ni debe ser agitada. Se debe recolectar un volumen de 100 a 300 ml. dependiendo del mtodo a usar, en frascos winkler (Ver fig. 3) y taparse

inmediatamente para evitar la entrada de burbujas de aire. El oxgeno debe fijarse en campo para evitar prdidas por la accin biolgica, es decir agregar una solucin de sulfato manganoso, solucin lcali de yoduro y cido sulfrico que interrumpe la accin biolgica.

Fig. 3 Frasco Winkler

Mtodo de Anlisis El mtodo yodomtrico se basa en la adicin de solucin de manganeso seguida de un lcali fuerte a una muestra, formando un precipitado caf cuando hay presencia de oxgeno, si no se detecta, se formar un precipitado blanco. Finalmente se titula con una solucin de tiosulfato de sodio usando almidn como indicador. El punto final de la titulacin se detecta por el cambio a un color transparente.

31

6.2.7

Sulfatos

Definicin El ion sulfato se distribuye ampliamente en la naturaleza correspondiendo a sales moderadamente solubles a muy solubles. Las aguas dulces contienen de 2 a 150 ppm, y el agua de mar cerca de 3000 ppm. Existen compuestos orgnicos que contienen azufre y durante el tratamiento ocurre la oxidacin completa que conduce a liberar el azufre como ion sulfato. Causas En aguas naturales se presenta por residuos del drenado de minas que pueden aportar grandes cantidades de sulfato debido a la oxidacin de la pirita y otros minerales contenidos en el suelo. En tratamientos con sulfato de aluminio, se puede presentar excesos en las concentraciones del ion sulfato. Efectos Los sulfatos influyen en el olor y la corrosin de tuberas, en ausencia de oxgeno disuelto y nitratos, los nitratos sirven como fuente de oxgeno para las oxidaciones bioqumicas ocasionadas por las bacterias anaerobias, en tales condiciones, el ion sulfato puede reducirse a ion sulfuro estableciendo un equilibrio entre el hidrgeno y el cido sulfhdrico (de olor muy desagradable). Muestra Representativa y Almacenamiento Las muestras para anlisis de sulfatos deben almacenarse a temperaturas de 4 C, ya que en presencia de materia orgnica se puede presentar reduccin de sulfatos a sulfuros. El volumen mximo a recolectar es de 500 ml. y puede preservarse refrigerando durante un tiempo de 28 das.

6.2.8

Nitratos

Definicin El nitrato (NO3) es uno de los estados de oxidacin del nitrgeno encontrndose en aguas normales hasta en 10 ppm. En aguas de desecho e industriales se pueden conseguir concentraciones mucho mayores. Causas Los nitratos se pueden encontrar en aguas contaminadas principalmente por fertilizantes, desechos domsticos, y algunos productos para controlar el filtrado en perforacin etc. 32

Efectos Un lmite de 10 mg/L ha sido establecido en aguas potables sin embargo algunas aguas subterrneas presentan altas concentraciones que contribuyen a una enfermedad infantil llamada

metahemoglobinemia infantil. Puede funcionar como nutriente limitante del crecimiento de algunas plantas.

Muestra Representativa y Almacenamiento Su determinacin debe realizarse tan pronto como sea posible despus del muestreo. Si se requiere almacenamiento, preservar las muestras con HgCl2 y refrigerar a 4 C. Mtodo de Anlisis El mtodo selectivo de electrodo de NO3 consiste en un sensor selectivo que desarrolla un potencial a travs de una membrana inerte y porosa. El electrodo responde a la actividad inica del ion nitrato entre 0.14 y 1400 mg/L.

6.3

Parmetros Indicativos de Contaminacin Orgnica

6.3.1

Demanda Bioqumica de Oxgeno (DBO)

Definicin Es la cantidad de oxgeno consumido en la eliminacin de la materia orgnica del agua, mediante procesos biolgicos aerobios. Se determina oxgeno consumido por los organismos vivos (principalmente bacterias) al utilizar como alimento la materia orgnica presente en el desecho bajo condiciones aerobias favorables en cuanto a nutrientes. La velocidad a la que se llevan a cabo las reacciones oxidativas de la DBO est regida por la poblacin de microorganismos y la temperatura. Esta se realiza generalmente en dos etapas: inicialmente los microorganismos utilizan la materia orgnica para obtener energa y para su crecimiento (sintetizacin) y otra etapa de utilizacin de oxgeno y el crecimiento de nuevos microorganismos.

Causas Los altos valores de DBO implican presencia excesiva de microorganismos y baja presencia de 33

oxgeno por la descomposicin de materia orgnica presente.

Efectos A una mayor cantidad de materia orgnica vertida a un cuerpo de agua, mayor ser la necesidad de oxgeno para su descomposicin, por tanto habr una baja en el oxgeno disuelto creando condiciones que van en detrimento de la vida acutica y otros usos benficos. Mtodo de Anlisis El mtodo consiste en llenar una botella completamente con la muestra, la cual se tapa hermticamente para evitar la entrada de aire, y se somete a incubacin bajo unas condiciones especficas y por un tiempo de 5 das. El oxgeno disuelto se mide inicialmente y despus del periodo de incubacin. La DBO se calcula como la diferencia de OD inicial y el final. En general se refiere al oxgeno consumido en 5 das de incubacin y se mide en ppm de O2.

6.3.2 Demanda Qumica de Oxgeno (DQO)

Definicin Mide la capacidad de consumo de un oxidante qumico, dicromato o permanganato, por las materias oxidables contenidas en el agua y tambin se expresa en ppm de O2. Indica el contenido en materias orgnicas oxidables y otras substancias reductoras tales como Fe++, NH4+, etc. La oxidacin ocurrida bajo ciertas condiciones de acidez, temperatura y tiempo, transforma la materia orgnica en bixido de carbono y agua. La DQO se puede relacionar con la DBO mediante la ecuacin DQO/DBO, donde se puede determinar el tipo de proceso apropiado o tratamiento recomendado. En aguas naturales la DBO disminuye ms rpidamente que la DQO, lo cual significa que en la naturaleza la oxidacin enzimtica destruye rpidamente los compuestos orgnicos y reduce los inorgnicos.

Muestra Representativa y Almacenamiento Las muestras se pueden almacenar y preservar acidificando hasta pH < 2 con H2SO4. Tomar un volumen de muestra de 500 - 1000 ml. Se recomienda realizar el anlisis sin mayor demora y agitar las muestras que contienen slidos sedimentables. Mtodo de Anlisis El mtodo de reflujo consiste en oxidar la materia orgnica mediante la adicin de cido sulfrico en 34

presencia de dicromato de potasio. Despus de la digestin (2 horas) se titula con sulfato ferroso amoniacal para determinar la cantidad de materia orgnica oxidable en trminos de oxgeno equivalente. 6.3.3 Fenoles

Definicin Los fenoles incluyen una mezcla de derivados de fenol, como orto, meta y parasustituidos o por un grupo alqulico, aldehido, arlico, nitro, fenilo, nitroso y cido sulfnico. Causas Este tipo de compuestos pueden estar presentes en aguas naturales, en suministro de agua potable, aguas residuales domsticas e industriales, principalmente en la industria de refinacin de petrleo, papel, acero, y de materiales plsticos y sintticos. El aumento en los fenoles se debe a la

degradacin de algunos compuestos del lodo (lignitos, soltex, etc.). Efectos. Los fenoles producen problemas de sabor y olor en las aguas y su ingestin puede causar dolores, irritacin renal, conmocin y en algunas ocasiones puede causar la muerte. Una concentracin de 1.5 gr./L puede considerarse como una dosis letal. En los cuerpos de agua es importante controlar la cantidad de fenoles debido a la accin txica que ejercen sobre los peces y otros organismos acuticos, adems estos dan un sabor desagradable a los peces. Las dosis letales para los organismos vivientes varan en relacin con las especies, el tiempo de contacto, la temperatura y otras condiciones. Muestra Representativa y Almacenamiento Se requiere de un volumen mnimo de 500 ml. recolectado en recipientes de vidrio enjuagado 2 o 3 veces con el agua a colectar. Refrigerar y acidular con cido sulfrico hasta pH < 2, se puede preservar en stas condiciones durante un tiempo mximo de 28 das. Mtodo de Anlisis El mtodo de extraccin con cloroformo concentra el color en solucin no acuosa y se determina mediante lectura fotomtrica, comparndose con curvas patrn o estndares de concentracin

conocida. Durante el anlisis para determinacin de fenoles se puede presentar interferencias por bacterias que descomponen el fenol, sustancias oxidantes y reductoras y valores alcalinos de pH que son controlados mediante acidulacin con cido fosfrico (H3PO4). El mtodo fotomtrico directo 35

emplea la 4 aminoantipirina, que reacciona con los compuestos fenlicos destilables al vapor a pH 7.9, en presencia de ferrocianuro de potasio para formar un tinte de antipirina coloreado. El tinte se mantiene en solucin acuosa y se mide la absorbancia a 500 nm. 6.4 Parmetros Bacteriolgicos

Definicin. La bacteria Escherichia coli, y el grupo de coliforme en su conjunto, son los organismos ms comunes utilizados como indicadores de la concentracin fecal. Las bacterias son microorganismos de forma cilndrica capaces de fermentar la lactosa y la glucosa. Otros organismos como indicadores de contaminacin son los estreptococos fecales y los clostidrios. Estos ltimos son microorganismos anaerobios formadores de esporas. Causas Materia orgnica en descomposicin presente en aguas negras y/o residuales. Su mayor fuente esta en las aguas negras, estancadas. Efectos Una concentracin alta de coliformes en el agua causa infecciones en la piel, enfermedades gastrointestinales que pueden causar graves daos a la salud y al medio circundante.

Muestra Representativa y Almacenamiento Se debe tomar una muestra de 100 ml en un envase plstico bien sellado, y refrigerar a 4 C. mximo durante un tiempo no mayor de 24 horas. Mtodo y Anlisis Los anlisis bacteriolgicos de aguas se realizan por el mtodo de tubos mltiples y se expresan en trminos del "Nmero ms probable" (ndice NMP), en 100 ml de agua. Las aguas con un NMP con valor < de 1, sern satisfactoriamente potables. El ndice NMP es un registro del nmero de bacterias coliformes que con mayor probabilidad podra dar los resultados arrojados en el anlisis efectuado, no se trata de un nmero real. 6.5 Metales pesados Los efectos de los metales pesados en aguas para consumo y residuales pueden ser beneficiosos, txicos o simplemente molestos. Algunos metales resultan esenciales, mientras que otros pueden 36

resultar perjudiciales a los consumidores de agua y a los sistemas de tratamiento de aguas residuales. 6.5.1 Tipos de Mtodos

Los metales se pueden determinar de forma satisfactoria utilizando mtodos de absorcin atmica (electrotrmicos y de llama) o colorimtricos. 6.5.2 Muestra Representativa y Preservacin

Tomar un volumen de muestra no inferior a 1000 ml. y preservar con cido ntrico concentrado hasta un pH < 2. Se pueden almacenar a una temperatura menor a 4 C para prevenir cambios de volumen por evaporacin. La muestra bajo estas condiciones es estable hasta por 6 meses. 6.5.3 Tratamiento Preliminar de la Muestra

Para analizar metales totales se debe realizar digestin a la muestra sin filtracin preliminar. La digestin se puede realizar: Digestin con cidos ntrico-sulfrico Digestin con cido ntrico Digestin con cido ntrico - perclorico.

La digestin es un proceso por el cual se oxida la materia orgnica y minerales que puedan interferir y convertir el metal asociado en una forma (normalmente el metal libre) y se pueda determinar por espectrofotomtria de absorcin atmica.

6.5.4

Arsnico

El arsnico en concentraciones de 100 mg/L puede ocasionar envenenamientos o causar efectos crnicos por su acumulacin en el cuerpo. Tambin se le atribuyen propiedades cancergenas. Este metal puede encontrarse en el agua como resultado de una disolucin de minerales, descargas industriales o aplicacin de insecticidas. El mtodo usado en su determinacin es el de la espectrometria de absorcin atmica (EAA) de hidruros que transforma el arsnico en hidruro y emplea una llama de argon-hidrgeno. Pueden causar interferencias en el mtodo, las sales de amonio en la muestra generan coloracin rojiza con absorbancia mxima de 510 nm.

6.5.5

Bario

El bario en concentraciones mayores de 550 mg/L se considera letal para los seres vivos; su ingestin, 37

inhalacin, o absorcin produce afecciones al corazn, vasos sanguneos y nervios. A pesar de ser un metal que se encuentra abundantemente en la naturaleza (es el decimosexto elemento en orden de abundancia), en el agua solo se encuentra en trazas.

6.5.6

Cadmio

El cadmio es altamente txico y puede causar alteraciones en algunas arterias; produce tambin cnceres en animales de laboratorio que han sido relacionados epidemiologicamente con ciertos cnceres humanos. Las concentraciones de cadmio pueden llegar hasta las aguas a travs de vertidos industriales o por deterioros de tubera galvanizada. El mtodo ms usado para su determinacin es el

espectrofotomtrico de absorcin atmica, de plasma de acoplamiento inductivo y de la neocuproina, debido a que no presentan interferencias.

6.5.7

Cromo

En los procesos industriales se utilizan muchas sales de cromo que pueden llegar hasta las aguas naturales a travs de las descargas industriales. El cromo puede encontrarse en las aguas en forma hexavalente o trivalente, aunque la forma trivalente raramente aparece en el agua potable. La forma hexavalente es la forma ms txica para la vida acutica y que su toxicidad varia con el pH. Para la determinacin del cromo en aguas residuales se utilizan los mtodos colorimtricos o de espectrofotomtria de absorcin atmica.

6.5.8

Cobre

El cobre es usado en los sistemas de suministro de agua para el control de crecimientos biolgicos en depsitos y tuberas de distribucin. La corrosin de las aleaciones que contienen cobre en accesorios de tuberas puede aumentar las concentraciones de cobre en el agua de un sistema de conduccin. Sin embargo, el cobre es esencial para los seres humanos: necesidad diaria de cobre para una persona adulta. Para este anlisis se recomiendan los mtodos espectrofotomtrico de absorcin atmica, de plasma de acoplamiento inductivo y de la neocuproina, debido a que no presentan interferencias. se ha determinado en 2.0 mg la

6.5.9

Mercurio

El mercurio se encuentra distribuido en rocas y suelos, en tejidos de plantas y animales en 38

concentraciones de 1.0 mg/L y 2.0 mg/L. En la atmsfera esta presente en el vapor y en forma de partculas, sin embargo las cantidades son bastante bajas. El mercurio de una u otra forma invade el cuerpo humano por medio de los tejidos, la piel o la ingestin de comida. El mtodo de absorcin atmica es el adecuado para determinar mercurio. El mtodo de la ditizona es usado para determinar niveles altos (> 2 g/L) de mercurio

6.5.10 Plata Concentraciones de 0.4 a 1 mg/L pueden ocasionar cambios patolgicos en los riones e hgado. Causa efectos txicos sobre peces de agua dulce an en concentraciones de 0.17 /L. Cantidades relativamente pequeas de plata actan como bactericidas y se aplican limitadamente en la desinfeccin de aguas de piscinas. Los mtodos usados para su determinacin son el mtodo de espectrofotomtria de absorcin atmica y el mtodo de plasma de acoplamiento inductivo, cuando no se dispone de espectrofotmetro de absorcin atmica, se puede usar el mtodo de la ditizona, que forma complejos coloreados con algunos metales que pueden ser ledos en un espectrofotmetro.

6.5.11 Plomo El plomo es un metal txico que se acumula en el cuerpo humano. Las aguas naturales pueden llegar a tener hasta 20 g/L., generados por descargas de industrias, minas o fundidoras. Altas

concentraciones de plomo producen sntomas anmalos en los tejidos, intestinos y aparato respiratorio. Cuando el plomo se absorbe, la mayor parte se libera rpidamente por combinaciones orgnicas, solo una baja fraccin se acumula. El mtodo de espectofotomtria de absorcin atmica requiere de un procedimiento de extraccin para evitar interferencias a bajas concentraciones. El mtodo de la ditizona es ms sensible y aplicable.

6.5.12 Zinc Es un elemento esencial y beneficioso para el crecimiento humano. Concentraciones por encima de 5 mg/L pueden ser causa de un sabor amargo y de opalescencia en aguas alcalinas. El zinc esta presente en las aguas por el deterioro del hierro galvanizado y dezincado del latn o por contaminacin de residuos industriales. Los mtodos usados son de absorcin atmica, ditizona I (agua potable) y ditizona II (aguas contaminadas). Se recomienda realizar el anlisis hasta 6 horas despus de la toma.

39

7. SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS

7.1 Piscinas 7.1.1 Planeacin La planeacin para el tratamiento de aguas en las piscinas por parte del ingeniero de aguas de Brandt deber estar basada en funcin de los siguientes aspectos: Tipo de fluido a usar en cada seccin Nmero de piscinas y su capacidad Zonas de riego y volmenes autorizados para disponer Sistemas de riego y capacidad de evacuacin Condiciones del tiempo Verano/Invierno

Con estos factores nos damos una idea de los volmenes esperados, el volumen de agua para transferir, tratar, irrigar y el tiempo que necesitamos para estas operaciones. Durante el montaje es posible que las piscinas an no estn terminadas y se pueda sugerir algunos cambios no previstos en la visita preliminar, como por ejemplo la seleccin de la piscina de escorrentia, la de tratamiento y de emergencia segn el caso. Un buen diseo para el manejo de las aguas deber contar con tres piscinas con una capacidad aproximada de 1200 m3 la de escorrentia y de 700 a 500 m3 la de tratamiento y de emergencia respectivamente. Algunas operadoras no permiten que los lodos base agua sean descargados directamente a la piscina de escorrentia, para un tratamiento convencional con el agua remanente que se encuentra all. Las nuevas disposiciones indican que su desplazamiento se haga hacia la piscina de emergencia o frack tanks dispuestos en la localizacin, cuando se cambie de lodo para que posteriormente se procese por dewatering.

La piscina de tratamiento generalmente esta contigua a la de escorrentia lo que facilita la ubicacin e instalacin de las bombas, tanque de mezcla y lneas de riego estratgicamente. El sistema de tratamiento debe cumplir con la funcin de recibir toda el agua que se genere durante la perforacin, teniendo en cuenta la capacidad de las piscinas, para que permita un equilibrio entre capacidad de recepcin, capacidad y tiempo de tratamiento e irrigacin. Es recomendable verificar el destino de las aguas lluvias y las de escorrentia de la localizacin hacia la piscina-1, que deber contar con un skimmer o trampa de aceite antes de la entrada de aguas a la piscina, generalmente son de 6 mts de largo x 4 mts de ancho y de 1.5 a 1.8 mts de profundidad, con dos o tres secciones para la 40

separacin de las manchas de aceite. En las figs. 4 y 5 se puede apreciar la forma esquemtica de una trampa.

Fig. 4 Trampa de Aceite o Skimmer

Fig. 5 Direccin del Flujo de Agua

Generalmente las localizaciones de perforacin tienen dos o tres piscinas impermeabilizadas con geomenbrana como sistema de tratamiento de aguas y cada una de ellas tiene la siguiente funcin:

Piscina 1 de Escorrentia: El agua lluvia, agua de lavado de equipos, aguas provenientes de la unidad de dewatering y cualquier otro fluido que sea vertido sobre la base de cemento o rea aledaa a las canales perimetrales del taladro y que, confluyen en una trampa de aceite antes de ser descargadas a la piscina de escorrentia por intermedio de una compuerta o tubo hacia esta piscina. Adems del agua proveniente de las 41

plantas red fox. Esta piscina funciona adems como decantadora o sedimentadora de slidos sedimentables, normalmente no se hace all tratamiento de aguas. Ver foto No. 1

Foto 1. Piscina de Escorrenta

Piscina 2 o de Tratamiento

Cuando existe un volumen apropiado en la piscina-1 se transfiere por medio de bombas a la piscina-2, para su tratamiento se instala tubera de PVC sanitaria alrededor del borde superior de la piscina, con el objeto de airear/agitar y dosificar los qumicos requeridos para su tratamiento, dejando un tiempo prudente para acondicionar el agua a los parmetros requeridos y disponerla posteriormente.

Piscina 3 o de Emergencia

En esta piscina se almacena agua del ro cuando las operaciones de perforacin lo requieran. En casos de emergencia como influjos de agua, desplazamientos de lodo base agua y tambin se puede usar temporalmente como de tratamiento cuando sea necesario limpiar los flculos de la piscina 2, para almacenar agua tratada cuando existan volmenes grandes por continuas lluvias y existan limitaciones en el permiso de volumen de agua para su disposicin. Ver diagramas en la Fig. 7

Sistema Opcional de Primera Descarga: (First Flush System o By/pass) 42

Las canales alrededor del taladro de perforacin llegan a una trampa de aceites (skimmer) que tiene dos salidas. Un canal va a la piscina 1 y el otro canal esta conectado con las canales de cemento que salen de la localizacin directamente a las reas cercanas de la localizacin. La figura 6 es una representacin esquemtica de un first flush a la salida de una trampa de aceite.

A G U A C O N T A M IN A D A H A C IA L A P IS C IN A 1

S A L ID A D E A G U A L L U V IA F U E R A D E L PO ZO

ENTRADA AG UA PR O C ED E N TE D E L S K IM E R

Fig. 6 First Flush System

El ingeniero de aguas y el supervisor del pozo sern responsables del siguiente procedimiento: Durante las operaciones normales de perforacin cuando no est lloviendo, se abre la compuerta que va a la piscina 1 y se cierra la compuerta que va a las canales perimetrales. Toda el agua recolectada por las canales del taladro pasa al sistema de tratamiento de aguas y se trata como agua residual industrial. Cuando comienza a llover, despus de un tiempo prudencial el ingeniero de aguas verifica el agua que esta saliendo del skimmer este libre de aceite y fluidos contaminados retenidos en la trampa, cuando el agua est limpia se abrir la compuerta que sale de la localizacin y se cierra la compuerta que va hacia la piscina. Se estima que en 15 o 30 min. la lluvia ha lavado la base de cemento o rea aledaa de aceites y fluidos contaminantes. Se debe mantener vigilancia al agua que esta corriendo. Cuando las lluvias cesen, se cerrara la compuerta que sale de la localizacin y se abre la compuerta hacia la piscina nuevamente. 43

La foto No. 2 nos muestra la forma ms comn de construir un first flush, muy fcil de operar cuando este lloviendo intensamente. Ntese que an, cuando el agua ya ha pasado por el skimmer a veces es necesario colocar tela oleoflica si el aceite no es removido continuamente.

Foto No. 2 First Flush en Pozo

6.1.2 Aforo de Piscinas

Al iniciar un pozo es necesario establecer la capacidad de las piscinas de tratamiento, a fin de hacer el balance de agua en la localizacin y principalmente para conocer el volumen exacto a tratar. Se recomienda sobre la pared de las piscinas pintar una escala mtrica con el fin de estimar el porcentaje de slidos y agua en la piscina. Las piscinas generalmente tienen forma de pirmide truncada, y el volumen puede ser calculado mediante la siguiente frmula:

c

adb d

b

44

Vol. (m3) = 1/3 (A + B +

A*B ) * h

Donde :

A= a*b B=c*d h = profundidad de la piscina

Todas las medidas son en metros. 7.1.3 Sistemas de Aireacin

Sobre el permetro de la piscina 2, aproximadamente medio metro por debajo del borde de la misma se instala la tubera de aireacin y tratamiento. A travs de sta tubera se homogeniza el agua antes de ser tratada, se dosifican los qumicos requeridos para el tratamiento, y se hace aireacin para mantener el nivel de oxgeno disuelto en el agua, provocar una agitacin suave para facilitar la difusin de los coagulantes y floculantes dentro de la masa de agua logrando mayor contacto con las partculas presentes. Se recomienda utilizar tubera PVC sanitaria de 3, a la cual se le hacen agujeros con broca de 3/16, separados entre si 80 cm, con el fin de garantizar una aireacin efectiva del agua, sin embargo es criterio del ingeniero a cargo definir la distancia entre huecos, de acuerdo con el tamao de la piscina. Adicionalmente se deben instalar tapones de 3 en el punto medio de cada lado de la flauta, para facilitar la limpieza de la misma despus de cada tratamiento, evitando as el taponamiento de la tubera de aireacin. La tubera de aireacin debe asegurarse utilizando manila que va amarrada a listones o varillas instalados al rededor de la piscina, no se debe para esto perforar la geomenbrana, ya que se pueden generar problemas de infiltracin. Ver foto No. 3

7.1.4

Transferencia y Bombeo

Para la transferencia y tratamiento del agua se utilizan diferentes tipos de bombas, dependiendo de los reglamentos de seguridad de la compaa operadora y de la disponibilidad de energa del taladro: Bombas Electrocentrfugas de 15, 30 y 50 HP las cuales se acondicionan para tener succin de 4 o 3 y descarga de 3 o 2. Estas bombas se usan para la transferencia de agua de la piscina 1 a la piscina 2, para el tratamiento y aireacin de la piscina 2 y para la disposicin final del agua. Se deben instalar con sistemas elctricos a prueba de explosin, breakers y fusibles de proteccin.

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CANALES PERIMETRALES

TALADROAgua de DewateringSKIMER UNIDAD DE DEWATERING

Agua de Recirculacin

CANALES PERIMETRALES

Piscina 1 Escorrentia

Piscina 2 Tratamiento

Piscina 3 Emergencia

Agua de Cocina y LavanderaEfluente de la Red Fox

Agua Tratada hacia Disposicin

CAMPAMENTO

PLANTA RED FOX

Fig. 7 Diagramas de Flujo de los Diferentes Fluidos en las Piscinas

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Foto No. 3 Sistema de Aireacin es Piscinas Bombas Diesel 3 x 3 o 4 x 4, a la cual se le debe construir un pequeo dique en la base de cada bomba para controlar cualquier tipo de derrame de aceite quemado y/o combustible. Estas bombas se utilizan generalmente para hacer la trasferencia de agua de la piscina 1 a la piscina 2 y en algunos casos para la disposicin final de la misma, cuando no se cuente con bombas elctricas. Moto Bombas 3 x 3 4 x 4 usadas bsicamente como bombas de emergencia, para hacer limpieza de skimmers o transferencia a tanques del sistema. Bombas Neumticas de 2 o 3 usadas para bombear agua desde los filtros de piezmetros de las piscinas y como bomba de apoyo para transferencias.

Todas las mangueras de succin deben contar con un sistema de flotacin que permita la transferencia de agua sin succionar slidos sedimentados y flculos. Las conexiones de la manguera de succin deben ser protegidas con un cinta duct tape para evitar romper la geomembrana de las piscinas. Sobre todo las pomas o vlvulas de pie que estn en contacto con la membrana.

7.2

Tanques Australianos

En las locaciones donde no es posible hacer piscinas convencionales para tratamiento de aguas se usan tanques circulares llamados australianos, que se componen de varias laminas metlicas verticales unidas con tornillos y tuercas y una geomenbrana que recubre su parte interior quedando 49

anclado a la superficie. Los hay de 6 a 10 mts de dimetro y 0.9 a 1.2 m de altura, con capacidad para 250 a 480 bbls. Con este sistema se puede procesar hasta 2000 bbls da contando con cuatro tanques. La fig. 8 nos muestra un ejemplo del esquema de un tanque de estos.

Fig. 8 Esquema de un Tanque Australiano

Ventajas: Se tiene una mejor agitacin del agua debido a la forma circular del tanque y al menor volumen de agua que se trata. Mejor dispersin de los qumicos aplicados al agua, permitiendo un rpido contacto de los coagulantes con las partculas suspendidas. Esto significa un menor gasto de tiempo en el tratamiento. Reduccin de costos comparados con la inversin en la construccin de piscinas y cierre al final del pozo. Recomendable para locaciones donde es imposible excavar para construir piscinas convencionales: pantanos, nivel fritico alto, etc. Son 100% reutilizables, de fcil arme y desarme. La evacuacin de slidos y flculos sedimentados es ms rpido y se realiza peridicamente. Los tanques se recomiendan usarlos en locaciones donde el periodo de perforacin es corto o donde el consumo de agua es mnimo. Desventajas: No es posible usar los tanques en locaciones donde los volmenes de agua a tratar son muy grandes. Los tanques no tienen la capacidad suficiente para almacenar la cantidad de agua residual generada. La transferencia, tratamiento debe hacerse en un menor periodo de tiempo, porque la capacidad para almacenar agua es muy limitada.

50

Foto 4 Sistema de Tratamiento con Tanques Australianos en la Selva Amaznica

51

Un sistema de tratamiento con tanques australianos consta como mnimo de tres tanques: uno para recibir las aguas residuales (escorrentia, dewatering, red fox), y los otros dos se usan para

tratamiento y disposicin del agua tratada, trabajando en forma alternada. Algunas veces se usa un tanque adicional para recibir el agua de dewatering cuando gran parte de esta se recicla cuando su volumen es alto. Los tanques australianos se deben armar sobre un piso plano y uniforme. El sistema de tratamiento incluye dos bombas centrfugas, magueras, un tanque de mezclado de los qumicos. Cada tanque usado para el tratamiento puede tener una flauta de aireacin (maguera plstica o PVC perforados), tambin la agitacin del agua se puede hacer con una manguera o tubera rgida de 2", dirigida a la superficie del agua de la piscina, para hacer girar el agua circularmente formando remolino. Esta agitacin permite que los flculos se aglomeren en el centro del tanque. La siguiente foto nos muestra un tanque completamente armado y en funcionamiento para el tratamiento de aguas. En el se puede observar las flautas instaladas alrededor del tanque para la aireacin/agitacin del agua y dosificacin de los floculantes y coagulantes.

Foto. 5 Tanque Australiano en Tratamiento de Aguas

7.3

Tanques Rectangulares

Los tanques rectangulares son empleados al igual que los tanques australianos en reas donde no se pueden construir piscinas, la localizacin es muy pequea y el tiempo de perforacin es corto.

52

Foto No. 6 Tanques Rectangulares en Tratamiento de Aguas Ventajas: El tratamiento de aguas se realiza en un tiempo ms corto. No requiere de grandes espacios su instalacin. La forma rectangular de los tanques permite ubicarlos en cualquier rea de la locacin, aprovechando al mximo el espacio. No se necesita armar y desarmar. Fcil movilizacin con los equipos. La construccin de los tanques es ms econmica que la construccin de piscinas. La remocin de slidos y flculos sedimentados es rpida y peridica.

-

Desventajas: Por su capacidad limitada de almacenamiento no permite tratar grandes volmenes de agua. Su forma rectangular no permite una agitacin uniforme del agua. Los qumicos usados para el tratamiento causan corrosin a sus paredes metlicas 53

-

La aireacin del agua presenta limitaciones por la menor rea superficial.

7.4 Sistemas Alternos para Tratamiento de Aguas

7.4.1

Sistema de tratamiento por laminas filtrantes

El sistema consiste en el tratamiento biolgico de las aguas industriales y domesticas gracias a la accin de la especie vegetal Camo Phragmites Communis que degradan sulfatos, hidrocarburos, fenoles y otros compuestos orgnicos.

7.4.1.1 Descripcin del sistema

En una piscina rectangular (35 X 20 m) recubierta con geomenbrana se colocan las siguientes capas: gravilla que acta como primera lamina filtrante; heno para aumentar la capilaridad; humus y cascarilla de arroz; tierra vegetal mezclada con algunos minerales y por ultimo arena que evita la emisin de gases y olores desagradables. Sobre estas capas se siembra plantas de Camo cuyas races han sido tratadas con cultivos de bacterias aerbicas y anaerobias. Las aerbicas sobreviven gracias a la propiedad de esa planta de llevar oxigeno por sus races. Ambos tipos de bacterias digieren una gran cantidad de contaminantes del agua. El tiempo de retencin del agua es de aproximadamente 1.5 das y se procesan cerca a 1000 bpd. El agua tratada se bombea a una piscina o un tanque de almacenamiento para verificar que sus parmetros estn dentro de las especificaciones para ser dispuesta o en caso contrario se reciclara al sistema.

7.4.2

Sistema de tratamiento en lnea

El sistema consta de un tanque de 260 bbl de capacidad dividido en tres secciones para llevar a cabo la etapa de coagulacin y floculacin, sedimentacin y ajuste de propiedades del agua clarificada. Las aguas industriales pasan primero por un skimmer y de all se bombean a un tanque de almacenamiento, el cual tambin recibe las aguas provenientes de la planta redfox, lavandera y cocina y de la unidad de dewatering. Al mismo tiempo que se bombea el agua del tanque de recoleccin se le inyecta la solucin de los qumicos, en el trayecto de la lnea de conduccin se ubicaran mezcladores estticos de mas de un metro de largo para lograr un contacto uniforme de los coagulantes y floculantes con las partculas del agua. 54

La formacin de flculos se inicia en la lnea y el proceso es acelerado en el compartimiento de floculacin (70 bbls) de la unidad de tratamiento. El agua al entrar a esta seccin choca con una pantalla de orificios, la cual permite que el fluido s homogenize en todo el compartimiento, esta pantalla es ajustable a diferentes caudales. Este compartimiento de la unidad de tratamiento tiene un agitador de paletas de bajas revoluciones. El agua con cierta cantidad de flculos pasa al siguiente compartimiento de sedimentacin (120 bbls) a travs de una divisin con orificios, de esta manera se consigue flujo laminar y suficiente tiempo de retencin para la sedimentacin de los flculos. La base de este compartimento tiene una pendiente de un 10% que ayuda a conducir los flculos sedimentados hacia un drenaje ubicado al extremo del tanque donde son removidos y enviados a la unidad de dewatering.

El tercer compartimento esta destinado para el ajuste de propiedades del agua. El agua libre de slidos pasa por rebose. Esta provista de una lnea de aireacin. Si las condiciones del agua son ptimas se proceder a disponerla o reutilizarlas en las operaciones de enfriamiento, lavado de equipo, etc. En caso de no cumplir con las condiciones mnimas exigidas se retornara al tanque de recoleccin.

55

8. RECIRCULACION DE AGUA TRATADA. 8.1 Generalidades La utilizacin del agua tratada en los pozos de perforacin ha tomado gran importancia debido a las restricciones de uso de agua fresca y otras razones:

Altos costos Restricciones a volmenes de captacin de agua fresca Problemas con las comunidades Impacto ambiental por captacin y disposicin

El personal de Brandt debe asumir el liderazgo en el manejo, planeacin y reutilizacin del agua tratada, mantenindo las condiciones del agua dentro de los parmetros de calidad del agua.

8.2 Criterios Calidad del Agua: Al agua reciclada se le hace nfasis en el tratamiento bacteriolgico sin

descuidar los dems parmetros, monitoreando con mas frecuencia las condiciones del agua. Mximos Valores Permisibles: S recircula hasta cuando el agua tenga valores por debajo de los mximos permisibles para su disposicin por riego u otro. Lodo base agua: Cuando s este perforando con este tipo de lodo no se recomienda la

recirculacin del agua tratada para preparar lodo porque sus condiciones iniciales no lo permiten. Para este caso se utilizara nicamente agua sin tratar. Uso del agua tratada: Se recomienda principalmente para el lavado de equipo y enfriamiento de las bombas del taladro. No se recomienda para el malacate y enfriamiento de los motores del generador. Las figuras 9, 10 y 11 nos muestran los diagramas de manejo del agua dentro del taladro y el

seguimiento de calidad del agua que se debe hacer para su eventual recirculacin o disposisicin.

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MANEJO DEL AGUAAgua de ro

Reciclaje Agua EscorrentiaTanque de agua reciclada Enfriamiento de Bombas Lavado Equipo Malacate, Generadores Agua Reciclada Tanque de agua fresca

RIG SITETanque campamento

Planta Tratamiento Agua Potable

Piscina # 3

Piscina # 2

Piscina # 1

Aguas Grises CAMPAMENTO

Aguas Negras

Planta Red Fox

Exceso de agua a irrigacin

Fig. 9

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MANEJO DEL AGUAAgua de ro

Reciclaje TotalTanque de agua reciclada Enfriamiento de Bombas Lavado Equipo Malacate, Generadores Agua Reciclada Tanque de agua fresca

RIG SITETanque campamento

Planta Tratamiento Agua Potable

Piscina # 3

Piscina # 2

Piscina # 1

Aguas Grises CAMPAMENTO

Aguas Negras

Planta Red Fox

Exceso de agua a irrigacin

Fig. 10

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RECICLAJE DEL AGUAAGUA DEWATERING

PASA PRUEBA DE COMPATIBILIDAD SI PREPARACION DE LODO

AGUA ESCORRENTIA Lavado, enfriamiento, lluvia

NO DESINFECCION, AJUSTE pH PIT 1 SI

pH = 4.5 - 9.0CONDUCTIVIDAD < 2500 Cl- < 250 Ca++ < 280

SI

PASA PRUEBA DE COMPATIBILIDAD

NO TRATAMIENTO PISCINA 2

NO

LAVADO Y/O ENFRIAMIENTO EQUIPO

RECOMENDACIONES DE TRATAMIENTO NO

CUMPLE CON PARAMETROS VERTIMIENTOD EC. 1594/84

SI ALMACENAMIENTO AGUA TRATADA PIT 3

DISPOSICION

Fig. 11 Diagrama de Reciclaje de Agua59

9. SISTEMA DE DISPOSICION DE AGUAS

La reutilizacin de las aguas residuales en diferentes actividades como en la preparacin de lodos, lavado, refrigeracin de los equipos, entre otras trae consecuencias como el incremento de la conductividad, sulfatos, etc. lo que hace necesario su disposicin una vez alcanzan los valores permisibles por las normas ambientales. Los permisos de vertimiento son tramitados por las compaas operadoras ante las autoridades correspondientes. BRANDT tiene la responsabilidad y el compromiso de desarrollar procedimientos especficos, implementar y desarrollar tecnologas que reduzcan el impacto ambiental en las reas intervenidas. El tipo de sistema de disposicin a usar ser el que este contemplado en el plan de manejo ambiental de la localizacin donde se van a desarrollar las actividades de perforacin. Tambin se define el caudal diario de vertimiento, los parmetros de diseo y las caractersticas generales del sistema. Parmetros de calidad del agua El ingeniero de aguas tiene la responsabilidad de que los parmetros de las aguas tratadas industriales a disponer se encuentren dentro de los rangos establecidos por las normas ambientales; estar actualizado sobre las nuevas disposiciones, procedimientos y tecnologas que nos lleven a mantener altos los estndares de calidad. Dentro de nuestro compromiso con el medio ambiente, tambin colaborar y dar las pautas sobre el manejo de las aguas en la localizacin, reportar cualquier cambio en el terreno y la vegetacin del rea de disposicin y tomar los correctivos necesarios para minimizar los riesgos ambientales en la zona de influencia. Volmenes autorizados El Ministerio del Medio Ambiente y/o las corporaciones autnomas regionales son las entidades encargadas de dar los permisos para la disposicin de las aguas industriales tratadas. Ellas determinan los volmenes mximos diarios de agua que se pueden disponer. BRANDT es responsable de cumplir con estos requerimientos.

9.1 Vertimiento directo Es la descarga directa de las aguas tratadas hacia un cuerpo de agua cercano al rea de perforacin por medio de bombeo. Ventajas Rpida evacuacin de volmenes de agua tratada 60

No requiere de equipos adicionales para su disposicin Se requieren piscinas ms pequeas

Desventajas Poco control para mitigar cambios bruscos en las fuentes de agua cercanas Saturacin de zonas aledaas a la descarga Alto riesgo de impacto ambiental

9.2 Tubera perforada

La conduccin del agua hacia el rea de riego se hace igualmente a travs de tubera de polietileno de 3" tubera metlica de 2 7/8" 3 1/2", reducindose ya en el rea de riego a 2" con tubera de PVC, polietileno o manguera plstica perforadas con huecos de 3/16" separados 80 cm entre s. Desde la tubera madre se distribuye las lneas secundarias perforadas de 2" las cuales pueden contar con vlvulas que permitan cortar el suministro del agua a determinada zona. Ventajas Permite evacuar altos volmenes de agua tratada La disposicin de las aguas industriales se hace sobre reas cubiertas de vegetacin, lo que permite la infiltracin del agua en el suelo. Fcil montaje y operacin Permite controlar la disposicin del agua tratada

Desventajas Se presenta la escorrentia del agua sobre el terreno, especialmente en lugares inclinados Posibilidad de saturacin del suelo en periodo de tiempo cortos Alto riesgo de desestabilizacin de los terrenos, originando la erosin

9.3 Aspersin

Este sistema permite disponer volmenes grandes de agua tratada en forma de lluvia artificiales la cual cae en forma de chorros intermitentes. La aspersin puede cubrir un radio de 360 y generalmente con dos de aplicacin, un radio largo y uno corto para un cubrimiento total del rea circundante.

61

Foto No. 7 Disposicin por Aspersin

El nmero de aspersores se determina de acuerdo a la cobertura y dimetro del aspersor en funcin del volumen autorizado para riego. las presiones requeridas para una ptima distribucin del agua van desde normales (25 psi) hasta altas (90 psi), dependiendo del diseo de estos dispositivos. En la foto No. 7 se puede observar el riego por aspersin. Ventajas Existen aspersores de diferentes formas y tamaos con coberturas que van desde 25 m y 2 gpm hasta los del tipo can con una cobertura de 71 m y 185 gpm. La evacuacin se da de acuerdo a la presin que dan las bombas y el lugar donde se encuentren.

Se pueden evacuar altos volmenes de agua cuando las condiciones del suelo lo permiten. Favorece el desarrollo fisiolgico de la vegetacin ya que humedece tanto las plantas como el suelo. En zonas planas permite una buena filtracin del agua en el suelo cuando es muy permeable. Permite la rotacin de los aspersores para no saturar la zona.

Desventajas Esta recomendado para terrenos con inclinacin menor a 7, es decir con pendientes muy suaves. En reas con pendientes mayores puede ocurrir lo siguiente: 62

a) Puede presentarse escorrentia superficial del agua tratada por gravedad ya que el agua no alcanza a infiltrarse. b) El constante golpe sobre el talud del terreno ocasiona una gradual desestabilizacin del terreno cuando el suelo carece de vegetacin nativa. Esta limitado a una profundidad efectiva mayor de 50 cm y que la tasa de aplicacin no supere la velocidad de infiltracin del suelo.

9.3.1 - Modo de Instalacin

El transporte del agua hasta el rea de riego se hace a travs de tubera de PVC polietileno de 3 o tubera de perforacin de 2 7/8, y la distribucin de los aspersores se hace desde la misma linea con manguera de 1". Para permitir una homognea distribucin de agua en el rea de riego, se

recomienda instalar manifold a travs del cual se puede cortar o suministrar agua al aspersor. Los aspersores deben ser rotados frecuente y regularmente para no saturar el rea. ste sobresaturando un rea pequea. 9.3.2 - Modelos de Aspersores En general la disposicin del agua debe hacerse en lo posible en las horas del da para poder verificar que no s

Los modelos ms usados son los de tipo golondrina que se encuentran de diferentes marcas y de diferente tamao de boquilla que da la cobertura y el volumen a evacuar. En general cumplen las siguientes caractersticas: Cobertura De 25 y 37 mts De 36 y 55 mts De 47 y 68 mts De 38 y 71 mts 9.4 - Microaspersin Evacuacin De 3 y 16 gpm De 8 y 39 gpm De 25 y 105 gpm De 38 y 185 gpm

Consiste en disponer agua a travs de dispositivos que pulverizan las gotas de agua a la salida del emisor, formando niebla uniformemente distribuida en el rea de disposicin que puede ser recibida por las plantas a travs de los estomas, transportadas por el viento o evaporadas, si las condiciones climticas as lo permiten. 63

La microaspercin es llamada tambin nebulizacin y por tal razn se encuentran en el mercado dispositivos llamados nebulizadores los cuales se encargan de pulverizar el agua bajo las mismas presiones de operacin. En la siguiente foto se aprecia la pulverizacin del agua.

Foto 8. Nebulizacin del Agua sobre la Piscina Ventajas:

La aplicacin del agua en forma de gotas finas facilita que las corrientes de aire y la energa solar arrastren el agua y evapore en verano parte de las finas gotas, antes de caer al suelo, facilitando que se evacue gran cantidad de agua sin saturacin del suelo.

Fcil operacin y mantenimiento. Se adapta a cualquier topografa. En terrenos con alta pendiente reduce la escorrentia debido a sus bajas tasas de aplicacin. Produce una lamina delgada de agua a disponer, asegurndose la oxidacin total de los compuestos de manera de que si se mezclasen con otro cuerpo de agua estos no demandaran oxgeno del medio acutico. Adems la lamina delgada del agua permite el intercambio inico entre el suelo y los compuestos en el agua reduciendo la inestabilidad qumica en el medio receptor.

Se puede disponer agua a diario y ms constante.

Desventajas:

Es un sistema rgido que no permite rotacin. 64

Volmenes de agua a disponer limitados al nmero de nebulizadores instalados. Requiere de un buen filtro y su mantenimiento constante para evitar taponamientos. En pendientes y zonas altas requiere de bombas duplex para lograr la presin deseada.

9.4.1 - Instalacin

Este sistema se disea con microaspersores Agrifim N 2 los cuales se instalan sobre tubera de 2 de PVC separados entre s 30 cm, a una altura de 2 mts sobre el piso. Cada microaspersor tiene un dimetro de irrigacin de 2.4 mts. La conduccin hasta el rea de riego se hace a travs de tubera de 3 de polipropileno o Drill pipe, y se instala un sistema de manifold a fin de obtener varias zonas de riego dentro de la misma rea. Este sistema tambin se puede instalar sobre el permetro de la piscina de tratamiento, a 2 mts de altura sobre el borde de la piscina, instalado en tubera de 2 de polipropileno.

9.4.2 - Tipos de Nebulizadores Comunes

A. Nebulizadores STATO-FLO

Este nebulizador producido por AGRIFIM posee las siguientes caractersticas:

Ofrece cubrimiento de 360 Se enrosca directamente en diversos accesorios para conexin, facilitando su instalacin en tubera de polietileno con accesorios roscados. Fabricado en material sinttico que garantiza una resistencia a la intemperie, y a las fuerzas de impacto generadas por las descargas a alta presin.

Caractersticas:

Versin A B C D Presin de trabajo 40 psi.

Instalacin Rosca de 3/8 Withworth Rosca 1/8 NPT Bayoneta de 12 mm. Bayoneta 6 mm

Tipo de Conexin Tapn roscado Tapn roscado Accesorio Agrifim Accesorio Agrifim

65

Color Cuerpo Verde Azul

Color Superficie de Choque Negro Negro

Evacuacin 40 litros/hora 50 litros/hora

B. Nebulizadores ANTELCO.

Estos nebulizadores ofrecen una disposicin en forma de roco, la cual puede ser dirigida sobre una cobertura de un cuarto de circunferencia, media (180) o total 360. Puede ser instalado sobre tubera de polietileno en forma fcil. Posee una rosca de 4 mm que le permite hacer la conexin con la tubera de distribucin. Su presin de operacin puede variar entre 10 y 20 psi.

Caractersticas: Referencia SPJ1360 SPJ1180 SPJ1360' Color Azul Azul Azul Cobertura 360 180 90

Presin de Operacin 10 psi 15 psi 20 psi

Evacuacin 7.7 gph 9.4 gph 11. gph

Cobertura 5.9 ft 5.9 ft 5.9 ft

C. Microaspersor fijo AGRISPERSOR Se fabrica a partir de resinas plsticas que lo hacen resistentes a la luz ultravioleta, de fcil instalacin con