MEDICION DE CAUDALES, RECOLECCIÓN Y PRESERVACION DE

MUESTRAS

AUTORES

LINA MILDRED GRANADOS TORRES

PABLO EDINSON PARADA CARDENAS

PRESENTADO A:

CESAR PEÑUELA

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA DE SAN GIL “UNISANGIL”

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA

PROGRAMA INGENIERIA AMBIENTAL

YOPAL, COLOMBIA

2015

Tabla de contenido

Introducción..................................................................................................................................5

I. Mediciones de caudal E. 2.2...................................................................................................1

II. Otros tipos de aforos para medir caudales.........................................................................7

III. Estimación del caudal máximo e.2.2.1.............................................................................10

IV. Caudal durante periodos de lluvia E.2.2.2........................................................................13

V. Aporte institucional e industrial E.2.2.3...........................................................................13

VI. Caudal de diseño E.2.2.4..................................................................................................14

VII. Conducciones y rebosaderos de exceso E.2.2.5...............................................................14

VIII. Recolección y preservación de muestras..........................................................................15

X. Cadena de custodia.................................................................................................................21

XI. Métodos de muestreo......................................................................................................26

XII. Recipientes para las muestras..........................................................................................27

XIII. Número de muestras........................................................................................................27

XIV. Cantidad...........................................................................................................................28

XV. Preservación de muestras................................................................................................28

Bibliografía..................................................................................................................................31

Tabla de Ilustraciones

Imagen 1: Esquema del método volumétrico................................................................................3

Imagen 2: Vertedero rectangular...................................................................................................4

Imagen 3: Vertedero triangular.....................................................................................................5

Imagen 4: Vertedero trapezoidal...................................................................................................5

Imagen 5: Canaleta Parshall, a) Alzado y perfil; b) Vista general.................................................6

Imagen 6: Tramo seleccionado para la medición de caudal con flotador......................................9

Imagen 8: Tipos de muestreo: A) Aleatorio simple; B) Aleatorio estratificado; C) Sistematico

Rejilla rectangular; D) Sistematico Rejilla Polar..............................................................................16

Tablas

Tabla 1 Resumen De Muestreo O Requerimiento Para El Manejo De Preservación Y

Almacenamiento De Muestras.........................................................................................................24

Tabla 2 Resumen De Muestreos Especiales o Requerimientos Para el Manejo De Preservación y

Almacenamiento De Muestras.........................................................................................................25

Tabla 3 Resumen De Muestreos Especiales O Requerimientos Para El Manejo De Preservación

Y Almacenamiento De Muestras......................................................................................................26

Introducción

Desde tiempos ancestrales el ser humano ha tenido la necesidad de cuantificar el agua,

para satisfacer sus necesidades de consumo y poder utilizar de forma eficiente sus recursos

hídricos. Debido a esta necesidad se han inventado diferentes dispositivos que ayudan a

medir el agua. La Hidráulica cuenta con dispositivos que se utilizan para medir caudales en

corrientes naturales y artificiales, para uso del ser humano como abastecimiento de agua y

drenajes, así como de uso veterinario y en sistemas de riego en agricultura. Dentro de los

dispositivos más utilizados por su facilidad de construcción e instalación se pueden

mencionar los vertederos y el canal Parshall, los cuales se diseñan y construyen para ser

utilizados dentro de los ensayos de laboratorio de los cursos de Hidráulica e Hidráulica de

Canales, a efecto de complementar la enseñanza experimental y práctica del estudiante

acerca del correcto uso de cada uno de estos medidores de caudal, así como los límites de

aplicación de éstos y la determinación de cada una de las ecuaciones de calibración que

poseen, con lo cual se logrará una mejor comprensión de dichos dispositivos, al comparar

los resultados obtenidos de forma experimental con los teóricos, adquiriendo un mejor

criterio al decidir qué método o fórmula utilizar, dependiendo del grado de precisión que se

desee obtener.

El muestreo de agua es una actividad dirigida a la recolección de una pequeña porción de

ésta, que represente exactamente la calidad de la masa de agua en el lugar y en el momento

de obtención de la muestra. La recolección de la muestra representativa constituye uno de

los elementos fundamentales de un programa de control de calidad analítica a fin de obtener

datos reales de las características físicas, químicas y microbiológicas de los cuerpos de

agua.

Aunque se considera una actividad sencilla, la exigencia del personal entrenado, debe ser

rigurosamente observada en el proceso de muestreo a fin de garantizar la representatividad

de las muestras de agua a ser remitidas al laboratorio para sus respectivos análisis. Dichas

muestras pueden ser tomadas manualmente o con equipo mecánico para ser procesadas a

nivel de campo, proceder a su envío al laboratorio para la realización de los respectivos

análisis.

La buena elección del sitio y frecuencia de muestreo, la identificación de los parámetros a

cuantificar, así como la manera de ejecutar el muestreo, es el inicio de una buena

evaluación, que generará resultados confiables que podrán ser utilizados con toda confianza

en la evaluación del estudio situacional del cuerpo de agua.

Finalmente se pretende mediante esta investigación a nivel general dar a conocer la fuente

principal y origen de cada uno de los temas a fines de llegar a la raíz de la investigación 

1

I. Mediciones de caudal E. 2.2

Cuando se colectan las muestras en los sitios de muestreo, uno de los parámetros

para medir en ese momento es el caudal de la descarga; sin este dato prácticamente son

inútiles los reportes de laboratorio al analizar las muestras, porque la concentración de

los contaminantes generalmente se reporta en mg/l y sin flujo de descarga no se podrá

calcular la descarga total de contaminantes. (Ramos, Sepúlveda, Villalobos, &

Francisco, 2002)

Según el RAS 2000 en el literal E.2.2 “Para la determinación del caudal de las

descargas deben efectuarse por lo menos 3 jornadas de medición horaria durante las 24

horas del día y en cada uno de los emisarios que se consideren representativos. Con

estos datos deben determinarse los caudales medio y máximo horario representativos de

cada descarga (véase D.3.2.2) y el factor de mayoración correspondiente, según lo

establecido en el literal D.3.2.4.” (Económico, 2000)

Una vez inspeccionado el sitio donde se realizara el monitoreo, se determina el

método para la estimación de los caudales; debe adoptarse la forma más práctica de

aforar dependiendo del tipo de descarga que se tenga y en algunos casos adecuar el sitio

de muestreo.

“Los caudales se deben relacionar con la población que aporta a cada descarga,

cuando existen descargas industriales al sistema de alcantarillado, se deben calcular por

separado las descargas domesticas e industriales los aportes mencionados se deben

estimas según lo establecido en el literal D.3.2.2 (Económico, 2000)

2

Los factores que se han de tener en cuenta en el momento de seleccionar un sitio de

medición son los siguientes:

Tipo de conducto y accesibilidad.

El intervalo de medida debe cubrir los caudales máximos y mínimos.

Debido a que los vertidos de aguas residuales se hacen por gravedad, el método

seleccionado deberá producir la mínima perdida posible de carga.

Los métodos más utilizados son:

Medición volumétrica manual

Para este tipo de medición se requiere de un cronometro y un recipiente aforado. El

procedimiento a seguir es tomar un volumen de muestra cualquiera y medir el tiempo

transcurrido desde que se introduce a la descarga hasta que se retira de ella; la relación

de estos dos valores permite conocer el caudal en ese instante de tiempo. El cálculo del

caudal es el siguiente:

Q=V/t

Este método tiene la ventaja de ser el más sencillo y confiable, siempre y cuando el

lugar donde se realice el aforo garantice que el recipiente llegue todo el volumen de agua

que sale por la descarga, se debe evitar represamiento que promoverán la acumulación

de sólidos y grasas. (Zambrano Fajardo, 2010)

3

Medición por vertedero

El agua se obliga a circular por un canal en cuyo extremo hay un rebosadero que

puede adoptar distintas formas, el líquido represado alcanzará distinta altura en función

del caudal, a mayor caudal, mayor altura, la altura está relacionada con el caudal por

ecuaciones que dependen del tipo de vertedero así:

 a). Vertedero rectangular de pared delgada

Este tipo de vertedero es el más usado, especialmente como aforador, por ser una

estructura de fácil construcción e instalación. Debidamente calibrados o patronados se

obtienen ecuaciones o curvas en las cuales el caudal es función de la carga hidráulica H.

(Universidad Nacional Abierta y a Distancia, s.f.)

Q = 1,83 H (3/2)

Imagen 1: Esquema del método volumétrico

4

b). Vertedero triangular

Es una instalación de control que consiste en un canal de aproximación de sección

con incisión en forma de V sobre la cual circula el flujo de agua. (Imagen 3).

Este vertedero es el que da mediciones más exactas para caudales inferiores a 10 l/s.

Se recomienda que la medición de la altura del agua se haga de forma semejante a como

se indicó en los vertederos de escotadura rectangular. La figura 2.15 muestra un

vertedero triangular cuyo ángulo es normalmente de 90º, siendo la ecuación del caudal

para esta condición de diseño (  = 90º) (Universidad Nacional Abierta y a Distancia,

s.f.)

Q = 1,4 H (5/2) (90°)

c). Vertedero Cipolleti (forma trapezoidal)

Imagen 3: Vertedero triangular

5

Este vertedero ha sido diseñado con el fin de disminuir el efecto de las contracciones

que se presentan en un vertedero rectangular contraído.

Q = 1,859 H3/2

En las cuales Q es el caudal se expresa en m3/s y H, cabeza o altura de cresta

expresada en m.

Método mediante canaleta parshall

El aforador Parshall (Imagen 5), es un aparato que se basa en la pérdida de altura del

nivel del agua producida por el paso forzado de una corriente a través de un

estrechamiento inclinado. La entrada, de paredes convergentes, y la salida, de paredes

divergentes, están separadas por una garganta de paredes paralelas y con el piso

inclinado. Se usan aforadores de tamaños escalonados para medir diferentes caudales de

agua. Los de mayor tamaño son fijos y construidos con obra de albañilería, mientras que

los más pequeños son movibles y se construyen de chapa metálica.

Imagen 4: Vertedero trapezoidal

6

La medición del caudal se obtiene mediante tablas y ábacos específicos para cada tipo

de aforador. Con este procedimiento se obtienen mediciones muy precisas, aún cuando

el aforador trabaje con inmersión casi completa. (Salas, 2007)

Imagen 5: Canaleta Parshall, a) Alzado y perfil; b) Vista general

II. Otros tipos de aforos para medir caudales

Aforar: Es medir un caudal, se distinguen dos tipos de aforos.

1. Aforos directos: Con algún aparata o procedimiento se mide directamente el

caudal.

2. Aforos indirectos o continuos: Medimos el nivel del agua en el cauce, y a partir

del nivel estimamos el caudal.

7

Roman, (2013) dice que ; “Para medir el caudal diariamente o de un modo continuo

en diversos puntos se utilizan los aforos indirectos, por eso también se le denominan

continuos.”

Aforos directos

Método de flotadores.

El método de aforo por flotadores, es un método de campo, sencillo y rápido para

estimar el caudal de agua que pasa en una sección transversal del río. Con este método

se calcula las velocidades superficiales de la corriente de un canal o río, utilizando

materiales sencillos (flotadores) que se puedan visualizar y cuya recuperación no sea

necesaria. (Rodriguez, 2011)

Este procedimiento se basa en medir la velocidad del agua y aplicar la ecuación:

Caudal=Sección xVelocidad

m 3/Seg=m 2x m /Seg

Para la estimación de la velocidad se calcula arrojando algún objeto que flote al

agua, y la sección se estima muy aproximadamente (anchura media por profundidad

media). Este procedimiento da grandes errores, pero proporciona un orden de magnitud.

A veces es aconsejable multiplicar el valor obtenido con los flotadores por un

coeficiente del orden de 0,7 o 0,8 ya que con los flotadores suelen medirse

preferentemente la velocidad en la parte central del cauce , no teniendo en cuenta las

partes próximas a las orillas, de velocidades más bajas, obteniéndose un error por

exceso. (Roman, 2013)

8

El método de flotador se utiliza cuando no se poseen equipos de medición y para este

fin se tiene que conocer el área de la sección y la velocidad del agua. Este método se

utiliza en los siguientes casos:

A falta de un correntómetro o molinete.

Excesiva velocidad el agua que dificulta el uso del correntómetro.

Presencia de cuerpos extraños en el curso del agua, que dificulta el uso del

correntómetro.

Cuando peligra la integridad física de la persona que efectúa el aforo.

Cuando peligra la integridad del correntómetro. (Bernis, 2005)

Fundamento del método

Este método se fundamenta en que los objetos se mueven a la misma velocidad que el

agua, en la cual flotan, por consiguiente medir la velocidad del objeto flotante es medir

la de la línea de flujo en la cual se mueven.

Este método no deberá ser empleado cuando se tema que la medida podría ser

afectada por el viento. (Rodriguez, 2011)

Procedimiento del método

9

Selección del tramo: Se escoge el tramo recto “A” y “B”, este lugar debe ser el

adecuado, puede coincidir con la sección transversal en donde el agua fluya

naturalmente, en lo posible que no existan piedras grandes o troncos.

Medir el ancho del río, en metros (m).

Medir la distancia que recorrerá el flotador desde A (inicio) y B (final), Se

recomienda entre 10 m y menor que 30 m.

Obtención del caudal en metros cúbicos por segundo: Q (m3 /s)

Cálculo del tiempo promedio en segundos (tp): Para el cálculo del tiempo que

demoran los flotadores de llegar de A hasta B, se requiere del cronómetro, calculadora y

formato.

Se deben lanzar como mínimo 3 flotadores hacia la margen derecha, 3 en el centro y

3 en la margen izquierda de la sección del río. El número de flotadores que se utilice

para el aforo se realice en un tiempo tal que no se produzcan variaciones superiores a 1

cm entre el nivel de agua al inicio y al final del aforo.

Imagen 6: Tramo seleccionado para la medición de caudal con flotador

10

Se lanzará cada uno de los flotadores (f), antes de pasar por el punto A con la

finalidad de que cada flotador alcance una velocidad constante y se estabilice su

trayectoria.

El tiempo promedio es igual, a la suma del tiempo que se demora cada flotador, y se

divide entre el número de los flotadores. (Rodriguez, 2011)

III. Estimación del caudal máximo e.2.2.1

El caudal, se relaciona a la demanda de agua que requiera la población en un periodo

de diseño determinado. Para esto es necesario determinar el Qmd (Caudal medio diario),

QMD (Caudal máximo diario), y el caudal máximo horario (QMH),

 Caudal medio diario

El caudal medio diario, Qmd, es el caudal medio calculado para la población

proyectada, teniendo en cuenta la dotación bruta asignada. Corresponde al promedio de

los consumos diarios en un período de un año y puede calcularse mediante la siguiente

ecuación:

Donde:

Qmd: caudal medio diario

11

Dbruta: dotación bruta, dada en metros cúbicos/suscriptor mes.

En esta ecuación 30 representa el número de días en el mes.

Caudal máximo diario

El caudal máximo diario, QMD, corresponde al consumo máximo registrado durante

24 horas durante un período de un año. Se calcula multiplicando el caudal medio diario

por el coeficiente de consumo máximo diario, k1. El caudal máximo diario se calcula

mediante la siguiente ecuación:

QMD = Qmd* K1

Donde:

QMD: caudal máximo diario

Qmd: caudal medio diario

k1: coeficiente de consumo máximo diario

El coeficiente de consumo máximo diario, k1, se obtiene de la relación entre el mayor

consumo diario y el consumo medio diario, utilizando los datos registrados en un

período mínimo de un año.

En caso de sistemas nuevos, el valor del coeficiente de consumo máximo diario, k1,

será 1.30.

12

Caudal máximo horario

El caudal máximo horario, QMH, corresponde al consumo máximo registrado durante

una hora en un período de un año sin tener en cuenta el caudal de incendio. Se calcula

como el caudal máximo diario multiplicado por el coeficiente de consumo máximo

horario, k2, según la siguiente ecuación:

QMH = QMD* K2

En el caso de sistemas de acueductos nuevos, el coeficiente de consumo máximo

horario con relación al consumo máximo diario, k2, corresponde a un, valor

comprendido entre 1.3 y 1.7 de acuerdo con las características locales. (Universidad

Nacional Abierta y a Distancia, s.f.)

IV. Caudal durante periodos de lluvia E.2.2.2

Los aportes asociados a periodos de lluvia se deben tomar en consideración al

determinar el caudal de diseño, para lo cual se debe calcular el caudal de infiltración y

afluentes. Es recomendable realizar campañas de minimización de caudales de

infiltración, afluentes y conexiones erradas al sistema.

Según el Ras 2000, Económico, (2000), La tasa de infiltración permisible será la

estipulada en el literal D.3.2.2.7 y en la tabla D.3.7.

13

V. Aporte institucional e industrial E.2.2.3

Caudal de agua residual institucional

Son los líquidos provenientes de edificios institucionales, el consumo de agua de las

diferentes instituciones varia con el tipo y tamaño de las mismas, dentro de las que se

puede mencionar escuelas, colegios, hospitales, hoteles entre otros.

Caudal de aguas residuales industriales

Se llaman aguas residuales industriales a las aguas provenientes de descarga de

industrias, el consumo de agua varía de acuerdo con el tipo y tamaño de la industria el

aporte de aguas residuales depende del grado de circulación de aguas en los procesos

realizados en ellas.

VI. Caudal de diseño E.2.2.4

Debe basarse en el caudal máximo semanal para el periodo de diseño, El diseño

hidráulico de una planta debe hacerse para el caudal máximo horario. Los caudales

industriales deben calcularse para los periodos más críticos durante la producción.

Se deben tener en cuenta las futuras expansiones de la planta de tratamiento.

Para poblaciones sin alcantarillado debe determinarse el caudal medio de diseño con

base en la dotación de agua potable multiplicada por la población y un factor de retorno

entre 0.70 y 0.80, más los caudales de infiltración, conexiones erradas y aportes

institucionales comerciales e industriales. Para el cálculo de la dotación se deben seguir

14

las recomendaciones contempladas en el capítulo B.2, sobre población, dotación y

demanda. (Económico, 2000)

VII. Conducciones y rebosaderos de exceso E.2.2.5

Toda tubería o canal debe diseñarse para llevar el flujo máximo horario esperado. La

tubería del influente debe diseñarse para que se descargue libremente. Cuando se tengan

vertederos de excesos a la entrada de la planta se deben hacer estudios de modelación de

la calidad del agua del cuerpo receptor bajo condiciones de rebose, tanto de

alcantarillado como del vertedero en el cuerpo receptor para garantizar que se cumpla

con las normas de calidad de la corriente fijadas por la entidad correspondiente para el

uso deseado.

Todos los estudios de calidad de agua que se realizan en la fuente receptora deben

incluir los excesos de provenientes del alcantarillado.

Los parámetros de calidad del agua a cumplir serán los fijados por la entidad

reguladora de acuerdo a los distintos usos que se le dé al cuerpo de agua, y que están

contemplados en el Decreto 1594 de 1984 o aquel que lo sustituya o modifique.

(Económico, 2000).

VIII. Recolección y preservación de muestras

Tipos de muestras

En las actividades de investigación científica y tecnológica es muy útil el empleo de

muestras. El análisis de una muestra permite inferir conclusiones susceptibles de

generalización a la población de estudio con cierto grado de certeza (Baray, 2006)

15

El presente trabajo pretende hacer una recopilación de la información de

conservación y preservación de muestra parte de la información se tomó del Reglamento

Técnico… (Economico, 2000)las muestras se dividen en dos tipos una de ellas en

muestra simple el cual dice que “Dicha muestra puede ser representativa de espacios y

tiempos mayores si se sabe con anterioridad que la composición es constante en el

tiempo y que no existen gradientes de concentración espaciales”(pág. E 17).

El Otro tipo de muestra corresponde a muestra compuesta según (Economico, 2000)

dice “Las muestras compuestas son la mezcla de varias muestras instantáneas

recolectadas en el mismo punto de muestreo en diferentes tiempos. La mezcla se hace

sin tener en cuenta el caudal en el momento de la toma” (pág. E 17).

Imagen 7: Tipos de muestreo: A) Aleatorio simple; B) Aleatorio estratificado; C) Sistematico Rejilla rectangular; D) Sistematico Rejilla Polar

  Fuente: Masso1992

IX. Metodologías de aforo

Una vez determinados el tipo de descarga y ubicación del sitio donde se va a realizar

la caracterización, se diseña el plan de aforo y muestreo. En la determinación de

caudales debe adoptarse la forma más práctica de aforar dependiendo del tipo de

descarga que se tenga; si se hace necesario adecuar el sitio de muestreo, se deben dar las

16

instrucciones para la implementación de la adecuación. Los factores que se han de tener

en cuenta en el momento de seleccionar un sistema de medición son los siguientes:

Tipo de conducto y accesibilidad.

El intervalo de medida debe cubrir con la mejor precisión posible, los caudales

máximo y mínimo previstos teóricamente. Si el punto de medida recoge aguas pluviales

e interesa determinar su caudal, habrá que tener en cuenta la lluvia máxima registrada

caída en la zona.

Economía de compra, instalación y servicio, así como de fácil puesta en marcha,

comprobación y ajuste.

Posibilidad de recuperación una vez finalizada la serie de medidas, para su

aplicación en otros puntos.

Debido a que los vertidos de aguas residuales se hacen por gravedad, el método

seleccionado deberá producir la mínima pérdida posible de carga.

Distancia mínima a la que se encuentran todos aquellos servicios generales precisos

para el funcionamiento de todos los aparatos de medida (aire a presión, corriente

eléctrica, etc.).

Máxima sencillez de manejo y lectura.

Características del agua residual a medir, y su influencia en el equipo (corrosión,

abrasión, ataque químico, taponamiento, etc.).

17

Como norma general, todas las partes en contacto con el líquido deben estar

totalmente protegidas, y en aquellos casos en que se puedan desprender gases o

vapores, los equipos y el personal se separan de su acción lo más lejos que sea posible,

o bien se dotan con la protección adecuada.

En el caso de utilización de aparatos comerciales, se valorará la experiencia,

garantía y servicio posventa del proveedor.

Medición volumétrica manual. La medición del caudal se realiza de forma manual

utilizando un cronómetro y un recipiente aforado. El procedimiento a seguir es tomar un

volumen de muestra cualquiera y medir el tiempo transcurrido desde que se introduce a

la descarga hasta que se retira de ella; la relación de estos dos valores permite conocer el

caudal en ese instante de tiempo. Se debe tener un especial cuidado en el momento de la

toma de muestra y la medición del tiempo, ya que es un proceso simultáneo donde el

tiempo comienza a tomarse en el preciso instante que el recipiente se introduce a la

descarga y se detiene en el momento en que se retira de ella. Siendo Q = caudal en L/s,

V = volumen en L, y t = tiempo en s, el caudal se calcula como:

Q = V / t

Este método tiene la ventaja de ser el más sencillo y confiable, siempre y cuando el

lugar donde se realice el aforo garantice que al recipiente llegue todo el volumen de agua

que sale por la descarga. Entre sus desventajas se cuenta que la mayoría de veces es

necesario adecuar el sitio de aforo y toma de muestras para evitar pérdida de muestra en

el momento de aforar; también se deben evitar represamientos que permitan la

acumulación de sólidos y grasas.

18

1. Medición en canales abiertos. El vertedero es un canal en el cual se coloca una

represa cuyo rebosadero puede adoptar distintas formas; el líquido represado

alcanzará distintas alturas en función del caudal, relacionadas por ecuaciones

dependientes del tipo de vertedero, que puede ser rectangular, triangular o

trapezoidal. Las ventajas de este tipo de vertederos radican en su fácil construcción,

bajo costo, y buen rango de precisión en líquidos que no contengan sólidos.

2. Cuando la cabeza sobre un vertedero triangular es menor de 10 cm hay posibilidad

de que se formen vacíos, por lo tanto no se recomienda su uso. En los vertederos hay

que tener especial cuidado debido a que estos al represar el agua van acumulando

sólidos y sustancias como grasas que interfieren en la calidad del agua y, en la

representatividad de la muestra.

3. Medición por velocidad. Las canaletas se usan más comúnmente en canales abiertos

donde:

1. La rata de flujo no pueda medirse adecuadamente por un vertedero.

2. Haya una significante cantidad de partículas y otros materiales que podrían

llenar un vertedero.

3. La capacidad de la cabeza hidráulica sea insuficiente para utilizar el

vertedero.

4. La velocidad de flujo de una canaleta puede ser establecida tal que,

sedimentos y otros sólidos pueden ser lavados a través de ella.

5. La instalación de una canaleta puede ser relativamente más cara que un

vertedero.

19

El diseño típico de una canaleta debe incluir lo siguiente: las secciones rectas del

canal deben estar corriente arriba de la entrada de la canaleta, el flujo debe ser bien

distribuido a través del canal, la velocidad corriente arriba del canal debe ser menor que

la velocidad crítica, y la canaleta no debe estar sumergida y debe tener una descarga

libre aguas abajo.

Tubo Venturi.

Este medidor es una especie de tubo venturi abierto, que dispone de una garganta que

produce una elevación de nivel en función del caudal. Está formado por una sección de

entrada de paredes verticales convergentes y fondo a nivel, una garganta o

estrechamiento de paredes paralelas y fondo descendente, y una sección de salida con

paredes divergentes y fondo ascendente. Los canales se definen por el ancho de la

garganta; la canaleta debe ser construida rigurosamente con las dimensiones dadas, o de

lo contrario su relación cabeza-descarga de agua residual es inválida.

Para la determinación del caudal se precisa de la medición de la altura del líquido,

que se puede realizar de forma instantánea con sólo una medida de altura. Sin embargo,

existen diferentes tipos de instrumentos que permiten llevar a cabo esta medición de

forma continua, permitiendo determinar el caudal diario de una forma precisa, pudiendo

acoplar esto a un indicador de registro gráfico que se encarga de almacenar toda esta

información. En las canaletas se pueden acoplar diferentes tipos de sensores que

permiten registrar otro tipo de parámetros diferentes al caudal, como son pH y

temperatura.

El caudal se calcula como:

20

Q = 4 W Han

Donde:

Q = Caudal, pies cúbicos / segundo,

Ha = altura del agua sobre la garganta, en pies,

W = ancho de la canaleta en la sección de la garganta, y

n = 1,522 W0,026.

El tubo venturi tiene como ventajas: es autolavable, tiene una pérdida de cabeza

relativamente baja, el aumento de velocidad en la garganta impide la sedimentación de

partículas, tiene la habilidad de operar de forma aproximada sobre un intervalo amplio

de descarga, tiene resistencia a los productos químicos ya que se puede construir de

diferentes materiales, y en el caso de instalaciones permanentes se puede construir en

concreto vaciado. Su principal desventaja es que para la construcción se precisa de la

adecuación de un sitio de descarga, dado que debe poseer una inclinación que permita la

formación de un flujo crítico en la garganta, y los costos de construcción van a depender

de las características de la descarga, dado que estas influyen en el tipo de material de

construcción como de las dimensiones en el diseño. (Saenz, 1978)

X. Cadena de custodia

E.2.3.3 Debe seguirse una cadena de custodia para los muestreos que se realicen

porque para asegurar la integridad de la muestra desde su recolección hasta el reporte de

datos. Los procedimientos de una cadena de custodia son:

· Rótulos de muestras

· Sellos de muestras

21

· Libro de registro de muestras

· Registro de la carta de custodia

· Hoja de remisión de muestras

· Transporte de las muestras al laboratorio

· Recepción y registro de muestras

· Análisis de las muestras (Ambiete, 2000)

E.2.3.3.1 Rótulos de muestras

Deben usarse etiquetas para evitar la confusión de muestras. La cinta de enmascarar

es adecuada para este propósito. En la etiqueta debe incluirse la siguiente información:

· Número de la muestra

· Nombre del colector

· Fecha y hora del muestreo Los rótulos deben colocarse antes del período de

muestreo

. Deben escribirse con tinta indeleble a la hora del muestreo. (Ambiete, 2000)

E.2.3.3.2 Sellos de muestras

Deben sellarse las muestras para impedir pérdidas y evitar la falsificación. La cinta

de enmascarar se puede utilizar para este propósito. Debe colocarse la misma

información del rótulo. (Ambiete, 2000)

E.2.3.3.3 Libro de registro

Toda la información pertinente al trabajo de campo o muestreo debe consignarse en

un libro de registro. Como mínimo debe incluir la siguiente información:

· Propósito del muestreo

22

· Localización del punto de muestreo

· Nombre y dirección del contacto en el campo

· Propietario de la muestra

· Tipo de muestra

Debe identificarse el proceso que produce el vertimiento. También debe proveerse la

composición de la muestra, incluidas concentraciones, número y volúmenes de muestras

tomadas, descripción del punto y método de muestreo, fecha y hora de la recolección,

nombre del colector, número de identificación del colector, método de transporte,

referencias -mapas o fotografías del sitio de muestreo-, observaciones y medidas de

campo y firmas del personal responsable. Debido a que las situaciones de muestreo

varían ampliamente, en general no es necesario incluir toda esta información en el libro

de registro. Es deseable anotar suficiente información que permita la reconstrucción del

muestreo sin apelar a la memoria del responsable de la recolección. El libro de registro

debe protegerse y mantenerse en sitio seguro.

Según (Ambiete, 2000).Tratamiento de Aguas Residuales Municipales (Pág. E.20

E.2.3.3.4) Carta de custodia Su objetivo es determinar un punto del proceso en el que se

pudo cometer un error. Debe llenarse la carta de custodia que acompaña a cada muestra

o grupo de muestra. Esta incluye la siguiente información:

·Número de la muestra

· Nombre del responsable de la recolección

· Firma del responsable del muestreo

· Fecha, hora y dirección del sitio de muestreo

· Tipo de muestra

23

· Fecha de envío al laboratorio y recepción

· Forma de envío

· Firmas de las personas involucradas en el manejo de la muestra, incluida la fecha de

su manipulación E.2.3.3.5 Hoja de remisión de muestras La muestra se le asigna una

hoja de remisión. La persona responsable del muestreo debe llenar su parte

correspondiente. El personal de laboratorio debe completar la siguiente información:

· Nombre de la persona que recibe la muestra

· Número de la muestra

· Fecha de recibo de la muestra

· Ensayos por realizar

E.2.3.3.6 Transporte de la muestra al laboratorio La muestra debe ser transportada al

laboratorio lo más pronto posible y debe ir acompañada con la carta de custodia y la hoja

de remisión de la muestra. (Ambiete, 2000)

E.2.3.3.7 Recepción y registro de la muestra En el laboratorio se recibe la muestra y

debe inspeccionarse sus condiciones de seguridad; deben revisarse los sellos y rótulos y

deben compararse con lo consignado en la carta de custodia. Posteriormente se le debe

asignar un número interno, se inscribe en el libro de registro de muestras del laboratorio,

y debe almacenarse en un lugar seguro. (Ambiete, 2000)

E.2.3.3.8 Análisis de la muestra El supervisor del laboratorio debe asignar la muestra

para su análisis. El supervisor o el analista son responsables por el cuidado y custodia

de la muestra. (Ambiete, 2000)

24

Tabla 1 Resumen De Muestreo O Requerimiento Para El Manejo De Preservación Y Almacenamiento De Muestras.

Fuente: (Ambiete, 2000) pág. E 21

25

Tabla 2 Resumen De Muestreos Especiales o Requerimientos Para el Manejo De Preservación y Almacenamiento De Muestras.

Fuente: (Ambiete, 2000) pág. E 22

26

Tabla 3 Resumen De Muestreos Especiales O Requerimientos Para El Manejo De Preservación Y Almacenamiento De Muestras.

Fuente: (Ambiete, 2000) pág. E 23

XI. Métodos de muestreo

Hay dos tipos de muestreo según (Saenz, 1978) afirma que son:

Muestreo manual: El muestreo manual requiere de un mínimo de equipo, pero para

programas de muestreo a gran escala o de rutina puede ser excesivamente costoso y de

manejo dispendioso.

Muestreo automático: Los equipos de muestreo automático pueden eliminar errores

humanos, inherentes al muestreo manual, reducen los costos y permiten aumentar la

frecuencia del muestreo. El muestreador no debe contaminar las muestras, es el caso de

los recipientes plásticos incompatibles para almacenar muestras que contienen

27

compuestos orgánicos y que solubilizan los componentes plásticos. En algunos casos un

muestreador manual con recipiente de vidrio puede resultar más adecuado. Programar el

muestreador automático de acuerdo con las especificaciones del mismo y las

necesidades del muestreo, ajustar cuidadosamente las velocidades de la bomba y los

tamaños de los tubos según el tipo de muestra a tomar.

XII. Recipientes para las muestras

Los instrumentos de muestreo adecuados son esenciales para realizar un buen

muestreo y para las buenas prácticas de laboratorio según Pirry (Gy, 1992) “recomienda

cucharones y espátulas planos con lados paralelos, para evitar el muestreo preferencial

de partículas gruesas. Adicionalmente, debe considerarse y evitar la introducción de

errores en el laboratorio, debidos a un mal diseño de cortadores de rifle, espátulas y otras

herramientas usadas en la preparación de sub muestras para análisis” US EPA 1999,Gy

1992

A continuación se mencionan criterios generales para la selección de herramientas,

así como ejemplos de algunos materiales comunes para el muestreo

XIII. Número de muestras

Según (Saenz, 1978) debido a las variaciones aleatorias tanto del procedimiento

analítico como la presencia de un constituyente en el punto de muestreo, una muestra

simple puede ser insuficiente para obtener el nivel deseado de incertidumbre. Si la

desviación estándar de todo el proceso es conocida, el número de muestras requeridas

puede ser calculado a través de la siguiente relación:

28

N>= (ts/U)^2

Donde:

N = número de muestras,

t = prueba t de Student para un nivel de confiabilidad dado,

s = desviación estándar global, y

U = nivel aceptable de incertidumbre.

El cálculo del número de muestras se puede consultar en (Methods, 1995) la Figura

1060:1, (pág. 1-2)

XIV. Cantidad

Para la mayoría de análisis físicos y químicos tomar 2 L de muestra. Para

determinados análisis puede ser necesario un mayor volumen de muestra. Para pruebas

químicas, bacteriológicas y microscópicas se deben tomar muestras por separado debido

a que los métodos de recolección y manejo son diferentes. Colectar siempre un volumen

de muestra suficiente en el recipiente adecuado que permita hacer las mediciones de

acuerdo con los requerimientos de manejo, almacenamiento y preservación. (Saenz,

1978)

XV. Preservación de muestras

El tiempo que transcurre desde que se toma la muestra hasta su llegada al laboratorio

puede conducir a cambios físico químicos, bioquímicos y biológicos dentro del envase,

lo que producirá un cambio en la calidad intrínseca de la muestra. Por consiguiente, es

necesario preservar la muestra antes de su envío para prevenir o minimizar estos

cambios.

29

Los métodos de preservación son relativamente limitados y tienen por objetivo:

a. Retardar la acción biológica

b. Retardar la hidrólisis de compuestos y complejos químicos.

c. Reducir la volatilidad de los constituyentes

La preservación de las muestras es difícil debido a que casi todos los persevantes

interfieren de una u otra manera con algunas de las pruebas analíticas, por ello lo ideal es

realizar los análisis de manera inmediata. El almacenamiento a baja temperatura es

quizá la mejor manera de preservar la mayoría de muestras por 24 horas. En todo caso

solo se deben usar persevantes químicos cuando ellos no interfieran con los análisis a

realizarse.

Ningún método de preservación es enteramente satisfactorio por los que debe

seleccionarse el preservantes teniendo en consideración las determinaciones a ser

efectuadas. Las técnicas de preservación incluyen:

• Protección contra la incidencia de la luz solar,

• Adición de persevantes químicos,

• Disminución de la temperatura para retardar las reacciones,

• Congelación de la muestra, etc.

Las técnicas de preservación solamente retardan los cambios químicos y biológicos

que sobrevienen inevitablemente al remover la muestra de la fuente original. Los

cambios que ocurren en una muestra pueden ser químicos o biológicos. Los cationes

metálicos pueden precipitarse como hidróxidos o formar complejos con otros

30

constituyentes; los cationes y aniones pueden cambiar su estado de valencia bajo ciertas

condiciones de reducción u oxidación; otros constituyentes pueden disolverse o

volatilizarse con el transcurso del tiempo. Los cationes metálicos tales como hierro y

plomo, pueden ser absorbidos en superficies (vidrios, plásticos cuarzo, etc.).

Los cambios biológicos en una muestra pueden transformar la valencia de un

elemento o radical en otra valencia distinta. Los constituyentes solubles pueden

convertirse en materiales ligados orgánicamente en estructuras celulares o la destrucción

de células por lisis puede resultar en la descarga de materia celular en una solución. Los

ciclos de nitrógeno y fósforo son ejemplos de influencia biológica en composición de

muestras.

Los métodos de preservación se limitan usualmente al control de pH, adición

química, refrigeración y congelación. . En general, la refrigeración a temperaturas

cercanas al punto de congelación o más bajas es la mejor técnica de conservación

disponible, pero no resulta aplicable a todo tipo de muestras.

Algunas características físico, químicas o biológicas del agua tienden a ser afectas por

el almacenamiento de la muestra antes del análisis. Ciertos cationes están sujetos a

pérdidas por adsorción o intercambio iónico por parte de las paredes del recipiente.

Estos incluyen el aluminio, cadmio, cromo, cobre, hierro, plomo, manganeso, plata,

zinc, etc lo cuales son mejor preservados por la adición de ácido nítrico hasta lograr un

pH menor de 2.0 con lo que se logra minimizar la precipitación y adsorción en las

paredes del recipiente.

31

La temperatura tiende a cambiar rápidamente afectando al pH significativamente en

cuestión de minutos, así como a los gases disueltos que pueden perderse (oxigeno,

dióxido de carbono). Por ello, las determinaciones de temperatura y gases disueltos

deben realizarse en el campo.

Bibliografía

(2000). En M. D. Ambiete, Reglamento Técnico Del Sectto DE Agua Potable Y SSaneamiento Basico

Ras 200.

Baray, H. L. (2006). introduccion%20a%20la%20metodologia%20de%20la%20investigacion

Introduccion a la medologia de la investigacion. Recuperado el 8 de 5 de 2015, de

BibliotecaVirtualUniversidad De Guadalajara:

http://biblioteca.udgvirtual.udg.mx/eureka/pudgvirtual/introduccion%20a%20la

%20metodologia%20de%20la%20investigacion.pdf

Bernis, J. M. (2005). Cálculo hidráulico de las conducciones libres y forzadas . Cataluña.

Economico, M. D. (2000). Ras 2000 Seccion II Titulo E. En M. D. Economico, Reglamento Técnico

del sector De Agua Potable Y Saneamiento Basico Ras 2000 (pág. 145). Bogota.

Económico, M. d. (5 de 11 de 2000). Tratamiento_de_aguas_residuales REGLAMENTO TÉCNICO

DEL SECTOR DE. Obtenido de Comisión de Regulación de Agua Potable y Saneamiento

Básico CRA:

http://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/7._Tratamiento_de

_aguas_residuales.pdf

32

Gy. (1992).

Methods, S. (1995).

Rodriguez, G. I. (2011). AFORO_X_FLOTADORES Estimación de Caudales por el Método de

Flotadores. Obtenido de Servicio Nacional de meteorologia e Hidrologia del Peru:

http://www.senamhi.gob.pe/usr/cdc/AFORO_X_FLOTADORES.pdf

Roman, J. S. (04 de 2013). Aforos. Obtenido de Hidrología Hidrogeología Medidas de Caudales:

http://hidrologia.usal.es/temas/Aforos.pdf

Saenz, F. C. (1978). Toma_De_Muestras.htm Toma y Preservacion de Muestras. Recuperado el 10

de 5 de 2015, de Toma_De_Muestras.htm Toma y Preservacion de Muestras:

http://www.drcalderonlabs.com/Metodos/Analisis_De_Aguas/Toma_De_Muestras.htm

Salas, A. F. (2007). Tema%204.%20Conducciones%20abiertas/page_10. Obtenido de Universidad

de Sevilla: http://ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-y-riegos/temario/Tema

%204.%20Conducciones%20abiertas/page_10.htm

Universidad Nacional Abierta y a Distancia. (s.f.).

Contenido_en_linea_Diseno_de_Plantas_Potabilizadoras/leccin_8_clculo_de_caudales.

Obtenido de www.campus0a.unadvirtual.org:

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358040/Contenido_en_linea_Diseno_de_Plantas

_Potabilizadoras/leccin_8_clculo_de_caudales.html

Universidad Nacional Abierta y a Distancia. (s.f.). leccin_5_aforo_de_aguas_residuale. Obtenido de

http://campus0c.unadvirtual.org/campus0/login/index.php:

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/301332/EXE_301332/leccin_5_aforo_de_aguas_

residuales.html

Zambrano Fajardo, S. L. (04 de 05 de 2010).

Protocolo_para_Toma_de_Muestras_de_Aguas_Residuales. Obtenido de Corporación

para el Desarrollo Sostenible del Sur de la Amazonia:

http://www.corpoamazonia.gov.co/files/Protocolo_para_Toma_de_Muestras_de_Aguas_

Residuales.pdf

33