CI4102 Ingeniera Ambiental Prof. Marcelo Olivares Primavera 2014 Auxs. Toms Cuevas Jos Zolezzi

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Tarea N4 Fecha de Entrega: Lunes 01 de Diciembre 2014

Pregunta N1

Una industria desea descargar sus aguas sobre un estero, el cual es afluente a un ro que entrega sus aguas a una laguna que tiene fines recreacionales. Considere que existe una norma de calidad de agua contacto directo, que establece una DBO menor o igual a 35 mg/l. Aguas arriba de la confluencia del ro y el estero, una ciudad descarga sus aguas servidas tratadas. La situacin queda representada por la Figura 1.

Figura 1: Problema 1

Se est evaluando la necesidad de una planta de tratamiento de los RILES de la industria antes de descargar al ro, como se esquematiza en la Figura 2.

Figura 2: Esquema considerando Planta de Tratamiento.

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Para determinar el impacto de la planta de tratamiento sobre la calidad de aguas de los ros, se pide:

a) Para la situacin SIN planta de tratamiento de RILES, esquematizar el comportamiento de la DBO y del OD en los tramos L1 y L3. Determine el valor de la DBO y el OD del ro justo aguas arriba de la laguna, esto es, al final del tramo L3.

b) Se cree que si en el estero no se presentan condiciones anxicas, entonces se cumplir la condicin requerida para la laguna. Determinar el porcentaje de remocin necesaria y verificar si se cumple la condicin.

c) Cmo debe variar el porcentaje de remocin si en verano la concentracin de saturacin del oxgeno disminuye a 7.5 mg/L? Se cumplir la condicin?

Tabla 1: Datos descargas y parmetros

Cs 8.5 mg/L

kd 1 1/d

kr 1.5 1/d

Qciudad 3 m3/s

ODciudad 0 mg/l

DBOciudad 50 mg/l

Qind 2 m3/s

ODind 0 mg/l

DBOind 800 mg/l

Tabla 2: Datos ro y estero

vrio 5 m/s

Qr 60 m3/s

ODr 2 mg/l

DBOr 30 mg/l

vestero 3 m/s

Qe 15 m3/s

ODe 2 mg/l

DBOe 50 mg/l

L1 10 km

L2 5 km

L3 30 km

Pregunta N2

Una ciudad desea descargar sus aguas servidas a un estero aledao. ste posee un largo aproximado de 50 km al final del cual entrega sus aguas a un cauce de mayor importancia. Justo antes de esta confluencia existe un ecosistema compuesto por numerosas especies acuticas tanto animales como vegetales. Se sabe que para asegurar la supervivencia de esta flora y fauna, los niveles de oxgeno disuelto deben estar por sobre los 4,5 mg/L y los de DBO no deben superar los 20 mg/L. Un esquema de la situacin se puede observar en la Figura 3.

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3 Departamento de Ingeniera Civil Universidad de Chile

Figura 3 : Esquema Pregunta 3

Los datos de consumo de agua y generacin de aguas servidas de la ciudad se muestran en la Tabla 3.

Poblacin 150.000 [Hab]

Dotacin de agua potable 200 [L/Hab/da]

Factor de recuperacin 0,82

Carga de DBO 45 [gr/Hab/da]

Tabla 3: Datos de la Ciudad.

Los datos del estero se muestran en la Tabla 4.

Caudal 2 [m3/s]

Velocidad de escurrimiento 0,5 [m/s]

Oxgeno disuelto 6,5 [mg/L]

DBO 5 [mg/L]

Coeficiente de oxidacin de la materia orgnica 1 [1/da]

Coeficiente de reaireacin 1,5 [1/da]

Concentracin de saturacin de OD 9 [mg/L]

Tabla 4: Datos del Estero.

a) Determine el caudal medio de agua potable de la ciudad, el caudal medio de aguas servidas generado y la concentracin de DBO del afluente a la planta de tratamiento (1,5 p).

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b) Determine el porcentaje de remocin de materia orgnica necesario en la planta de tratamiento de aguas servidas para garantizar que en la laguna se cumplan los niveles necesarios de oxgeno disuelto y DBO. Asuma que el efluente del tratamiento de aguas servidas no posee oxgeno disuelto (2,5 p).

Un predio agrcola cercano posee derechos de agua sobre el estero, por lo que desea extraer un cierto caudal con fines agrcolas. sta extraccin se situara aguas abajo de la descarga de la planta de tratamiento y no debe tener concentraciones de oxgeno disuelto menores a los 4 mg/L.

c) Determine los lmites del tramo donde el predio NO puede situar su extraccin. Considere que el caudal de la extraccin es despreciable respecto al caudal del estero. Utilice el porcentaje de remocin encontrado en la parte b) (2 p)

Pregunta N3

En la cuenca que se esquematiza en la Figura 4 se evala la instalacin de una industria cuya descarga de RILES se efectuara directamente en el rio en el punto C. En base a los antecedentes que se entregan se pide analizar y justificar si procede aceptar o no la descarga de la industria.

Antecedentes Disponibles.

Una norma establece que el lmite mximo en el rio debe ser menor a 15 [mg/l]. La autoridad pertinente ha establecido como criterio que el lmite mximo puede ser excedido a lo ms un 5% del tiempo.

La descarga planteada considera un caudal de 1 [m3/s] con una concentracin de fsforo de 60 mg/l. La concentracin natural de fosforo en el rio es del orden de 5 [mg/l].

Las reas aportantes a las estaciones son: A (120 km2), B (180 km2) y C (340 km2)

En los Grficos 1 y 2 se presenta un resumen del anlisis de la informacin fluviometrica disponible en las estaciones A, B y C, el cual considero la elaboracin de curvas de duracin de los caudales medios diarios. Cabe sealar que la estacin C solo fue instalada en el ao 2003 por parte de la DGA, a raz del desarrollo de una etapa anterior del mismo proyecto (instalacin industria).

Figura 4: Cuenca en anlisis Pregunta 2

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Grfico 1: Curva de Duracin Qmd en m3/s. Periodo entre 1970/71 y 2005/06.

Grfico 2: Curva de Duracin Qmd en m3/s. Periodo Comn entre 2003/04 y 2006/07.

1

10

100

0 50 100 150

Caud

al [m

3/s]

Probabilidad de Excedendia [%]

QA

QB

1

10

100

0 50 100 150

Caud

al [m

3/s]

Probabilidad de Excedendia [%]

Serie1

Serie2

Serie3

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Pregunta N4 Como Ingeniero Civil se le encomienda la labor de disear la planta de tratamiento de agua potable de una ciudad del norte de Chile. Para ello se le pide dar las dimensiones que tendra su planta y que superficie ocupara (superficie total, superficie de cada unidad y nmero de unidades). Las consideraciones que debe tomar para resolver su problema son las siguientes:

La ciudad cuenta con una poblacin de 200.000 habitantes. Se ha estimado que la

dotacin de agua potable es de 43.2 [l/da/hab]. La fuente de agua posee una turbiedad menor a las 400 UNT, por lo que se debe disear

las unidades de Floculacin, Sedimentacin y Filtracin. Para la floculacin considere un tiempo de retencin de 20 minutos, y que el mximo

volumen que puede tener una unidad de floculacin es de 30 [m3]. Se le recomienda no tener profundidades mayores a 2 metros.

Para la etapa de Sedimentacin considere que se desea una tasa equivalente de sedimentacin de 7 [m3/m2/da] y que ocupar un sedimentador de placas inclinadas. Para ello utilice la siguiente expresin:

= 118 !!sin sin + 21 cos Dnde: : . !!: . : . = 60. Considere 2 unidades de sedimentacin.

Para la etapa de filtracin considere que se usar una tasa de filtracin rpida de 240 [m3/m2/da]. Se desea como ptimo tener lechos filtrantes cuadrados de 9 [m2] de rea.

Al calcular las dimensiones de cada etapa del tratamiento, elabore un esquema de su planta, mostrando claramente su distribucin espacial. Finalmente investigue porqu en general en las plantas de tratamiento de agua potable se construyen considerando ms de una unidad.