Documento sobre abastecimiento de agu
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EL ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y
SISTEMA DE BOMBEO
1.- RESUMEN Los sistemas bombeo representan el costo de energía más alto
dentro de un organismo operador de agua potable y por lo tanto
ofrecen una de las oportunidades más directas para reducir el uso
de energía y los costos de operación. Para eficientar un sistema de
bombeo se recomienda realizar las siguientes medidas: cambiar el
equipo por un equipo de bombeo de alta eficiencia, colocar
variadores de velocidad, optimizar el tren de descarga de la bomba,
cambiar el diámetro de tubería al óptimo para reducir las pérdidas
por fricción, y una apropiada selección de la capacidad y tamaño del
equipo de bombeo de acuerdo a los requerimientos del sistema.
El caso de sistema por bombeo, conviene definir previamente la
situación con respecto a las dos posibles alternativas.
1.- Un bombeo directo al estanque y distribución por gravedad , en
cuyo caso la red de distribución sed analizara como en el caso de
red de gravedad y el bombeo será un problema de línea de aducción
2.- Un bombeo contra la red de distribución.
2.- ABASTECIMIENTO DEL AGUA POTABLE
Algo tan sencillo para nosotros como abrir el grifo y que salga
por él agua limpia y apta para el consumo no es tarea sencilla
para los 1.400 millones de personas que carecen de agua
potable en el mundo, según datos de la ONU. Disponer de agua
potable de calidad en cantidad suficiente es una necesidad para
nuestro adecuado desarrollo. Pero también lo es un uso
solidario y eficiente de este bien escaso.
El largo camino del abastecimiento del agua
El abastecimiento de agua para su uso doméstico comprende
una serie de fases:
1. Captación
2. Potabilización
3. Almacenamiento
4. Distribución y transporte
5. Vigilancia y control
6. Usos urbanos
2.1 Captación
Es el origen del abastecimiento. El agua bruta puede provenir de
aguas superficiales (ríos, lagos, embalses, canales…) o de aguas
subterráneas (pozos, manantiales, surgencias). Cuanta mayor
calidad tenga, menores serán los tratamientos de potabilización
a los que habrá que someterla. En ocasiones se construyen
depósitos de reserva de agua bruta, que aseguran el suministro
durante un cierto tiempo en caso de cortes de la fuente de
abastecimiento.
2.2 Potabilización
Se realiza en la planta potabilizadora y es el conjunto de
tratamientos que permiten que el agua sea apta para el
consumo humano y pueda beberse con garantía de calidad. La
desinfección es el tratamiento más importante.
Las distintas secuencias y alternativas de la potabilización de
agua a escala urbana
La potabilización profesional generalmente incluye los
siguientes procesos:
Sedimentación
Coagulación.
Ablandamiento.
Eliminación de hierro y manganeso.
Eliminación de olor y sabor.
Filtrado
Aireación.
Control de corrosión.
Evaporación
Desinfección
3.- CONOCIMIENTOS TECNICOS
Su aplicación exige conocimientos técnicos especiales
reservados a Ingenieros sanitarios.
3.1 SEDIMENTACION: Es el asentamiento por gravedad de las
partículas sólidas contenidas en el agua. Se realiza en depósitos
anchos y de poca profundidad. La sedimentación puede ser
simple o secundaria. La simple se emplea para eliminar los
sólidos más pesados sin necesidad de tratamiento especial
mientras mayor sea el tiempo de reposo, mayor será el
asentamiento y consecuentemente la turbiedad será menor
haciendo el agua mas transparente. El reposo prolongado
natural también ayuda a mejorar la calidad del agua debido a la
acción del aire y los rayos solares; mejor sabor y el olor, oxida el
hierro y elimina algunas substancias.
La secundaria se emplea para quitar aquellas partículas que no
se depositan ni aun con reposo prolongado, y que es la causa
principal de turbiedad. En este caso, se aplican métodos de
coagulación con sustancias como el alumbre, bajo supervisión
especializada.
3.2 FILTRACIÓN: Se emplea para obtener una mayor clarificación
y generalmente Se aplica después de la sedimentación. Hay muchos
tipos de filtros con características que varían de acuerdo con su
empleo.
La filtración más usual se realiza con un lecho arenoso de unos 100
por 50 metros y 30 centímetros de profundidad. En esta capa
actúan bacterias inofensivas que descomponen la materia orgánica
presente en el agua en sustancias inorgánicas inocuas. Para uso
domestico existen en el mercado unidades filtrantes pequeñas:
algunas combinadas con sistemas de potabilizaron. Cuando se
adquiere algún aparato de estos es muy importante recordar que la
función principal de un filtro es la de eliminar materias en
suspensión; pueden retener ciertas bacterias, quistes etc., pero por
si solos no garantizan la potabilidad del agua. Para lograr esto
último deben tener, además del filtro algún dispositivo de
potabilización. Los filtros más útiles en el medio rural son los que se
construyen con grava y arena.
3.3 Aireación. Se efectúa haciendo caer el agua sobre una cascada
para incrementar la proporción de oxígeno disuelto en el agua. Se
reduce de este modo el contenido de dióxido de carbono hasta un
60% y mejora la purificación con bacteria aeróbicas. Además
existen varios métodos físicos y químicos para desinfectar el agua.
4.- METODOS FÍSICOS:
4.1 Filtración. Ayuda a eliminar bacterias, pero por sí solo, no puede
garantizar la potabilidad del agua. 2. Ebullición. Método excelente
para destruir los microorganismos patógenos que suelen
encontrarse en el agua: bacterias, quistes y huevos. Para que sea
efectiva, debe ser turbulenta. El desprendimiento de burbujas a
veces se confunde con la ebullición. Es conveniente hervir el agua en
el mismo recipiente en que haya de enfriarse y almacenarse
procurando usarlo exclusivamente para estos propósitos.
4.2 Rayos ultravioleta Su empleo es muy limitado, ya que se
necesita de un aparato especial que requiere energía eléctrica para
su funcionamiento. Su efectividad es muy reducida en aguas
turbias.
5.-MÉTODOS QUÍMICOS
1.Ozono. Es un oxidante poderoso. No deja olor pero sí sabor,
aunque no desagradable. Es difícil regular su aplicación. No tiene
acción residual.
2. Yodo. Muy buen desinfectante, necesita un tiempo de contacto
de media hora. Es muy costoso para emplearse en abastecimientos
públicos.
3. Plata. En forma coloidal o iónica es bastante efectiva; no da
sabor ni olor al agua, tiene una acción residual muy conveniente. Su
efectividad disminuye con la presencia de ciertas substancias, como
cloruros, que Se encuentran a veces en exceso en el agua.
4.Cloro. El cloro es indudablemente el elemento más importante que
existe para la desinfección del agua. Se suele usar en una dosis de
0,0001% que destruye todos los microbios en cuatro minutos.
Además se usa para:
1.Eliminar olores y sabores.
2.Decolorar.
3. Ayudar a evitar la formación de algas.
4.Ayudar a quitar el hierro y manganeso.
5.Ayudar a la coagulación de materias orgánicas.
6. Almacenamiento
El almacenamiento del agua ya tratada debe realizarse en depósitos
protegidos, bien conservados y limpios. Con frecuencia se
construyen depósitos elevados para asegurar la distribución por
gravedad desde el depósito de almacenamiento de agua tratada.
Es importante usar buenos métodos para recolectar, transportar y
almacenar el agua potable. Hay un riesgo alto de que el agua se
contamine de paso entre la fuente y la casa. Esto es porque puede
quedar expuesta a bacterias o gérmenes dañinos, ya sea cuando se
transfiere entre diferentes receptáculos o cuando diferente gente
entra en contacto con ella.
El agua potable puede recolectarse de diferentes tipos de fuentes:
de las fuentes de la superficie (ríos o manantiales) o de agua
subterránea (pozos con una soga y cubo o bombas de mano).
Normalmente el agua subterránea proporciona el agua de mejor
calidad porque está protegida de la contaminación.
Pueden usarse varios métodos fáciles para mantener la calidad del
agua durante la recolección, transporte y almacenamiento.
7.- Recolección
El agua se contamina a menudo durante la recolección a causa de
que la gente mete un cubo sucio en la fuente de agua. Una vez que
una fuente de agua se contamina, es probable que otras personas
que comparten la fuente de agua se enfermen. Hay dos maneras
importantes de reducir este riesgo de contaminación:
Usar más de un receptáculo para recolectar agua. Usar un
cucharón o cubo limpio para transferir agua al receptáculo.
Asegurarse de que el agua se vierta desde el cucharón o cubo
al receptáculo de transporte, para que los dos receptáculos no
entren en contacto. Las bombas de mano son la mejor manera
de recolectar agua porque el agua es, en la práctica, vertida
directamente de la fuente en el receptáculo.
Usar el cucharón o cubo sólo para ese propósito. Muchos
pueblos tienen un cucharón o cubo comunal que todos usan
para recolectar agua de la fuente de agua. Esto reduce las
oportunidades de contaminación porque hay sólo un cucharón o
cubo que entra en contacto con el agua, en lugar de muchos.
Un comité de la comunidad puede ayudar a asegurar que no se
roben el cucharón y que se guarde en un lugar limpio.
Transporte
Transportar el agua de la fuente a la casa tan rápidamente como
sea posible. Cubrir el receptáculo con una tapa o un pedazo de tela
limpia para evitar que le caiga suciedad.
Almacenamiento
Almacenar el agua en la casa en un lugar fresco, bien lejos de
gasolina, querosén y productos químicos agrícolas. Si se usan
diferentes receptáculos para transportar y guardar el agua,
asegurarse de que el agua se vierta de un receptáculo al otro.
Seguir las mismas reglas; verter el agua del receptáculo de
almacenamiento a un vaso apropiado para beber. Si el receptáculo
de almacenamiento es demasiado pesado de alzar, usar un cucharón
limpio para transferir el agua.
Si se siguen estos pasos, la oportunidad de contaminar el agua
entre la fuente y la casa es reducida.
Las redes de abastecimiento y suministro de agua deben tener las
menores pérdidas posibles y circular por el suelo a mayor altura que
las redes de aguas residuales, para evitar su contaminación en caso
de pérdidas de aguas sucias.
A su vez las características climáticas de nuestro planeta, están
determinadas, fundamentalmente, como hemos esbozado, por la
interacción de la atmósfera y los océanos, que calentados por el sol,
actúan como un inmenso motor térmico. En ello influye la incidencia
de la radiación solar, que varía con la hora y la estación del año y la
latitud terrestre, además de la disposición de los océanos y los
continentes, junto con la altura y morfología de las tierras. El calor
solar es mayor en la superficie terrestre que en las capas altas de
la atmósfera, lo que produce corrientes ascendentes de convención,
localizadas mas en la zona del ecuador que en los polos, impulsando
inmensos sistemas de circulación global. En la zona polar la
atmósfera es más fría y forma una capa densa y relativamente
pegada a la superficie, donde las presiones a los 5.000 m. son más
bajas que en la zona tropical, estas depresiones polares succionan
aire tropical. que es desviado por la rotación terrestre en dirección
0., alrededor de la tierra en las latitudes medias, formando grandes
corrientes que llegan hasta zonas alejadas al N. y al S. y son
responsables de la humedad y los cambios climáticos que
caracterizan las zonas templadas de ambos hemisferios. Estas
corrientes atmosféricas principales, se complementan y modifican
con otras para producir intercambios térmicos entre los océanos y
los continentes, viéndose a su vez afectado el conjunto por las
características geográficas, dando lugar a una serie de cinturones
climáticos latitudinales, junto con otra variedad de climas locales y
microclimas, con unas variaciones típicas a lo largo del año y una
periodicidad anual con ligeras oscilaciones en tomo de unas medias,
de las que a base de datos estadísticos se disponen mapas de las
distintas épocas del año. De estas características climáticas las
precipitaciones atmosféricas junto con las temperaturas, son los
elementos fundamentales de los que dependen la vida animal y
vegetal y, en gran medida, la economía general de las distintas
zonas. Siendo las precipitaciones de tal importancia que muchos
autores utilizan solo este elemento en su apreciación del clima,
definiendo como desértico el de menos de 120 mm. de precipitación
anual, árido entre 120 y 250 mm. semiárido entre 250 y 500 mm.,
moderadamente húmedo entre 500 y 1.000 mm., húmedo entre
1.000 y 2.000 mm. y muy húmedo por encima de los 2.000 mm. La
distribución media de las precipitaciones por la situación latitudinal
en la superficie del globo, es sensiblemente la siguiente: Pluviosidad
muy fuerte en la zona ecuatorial entre 0 y 20º de latitud, entre
1.500 y 3.000 mm. con reparto en una estación seca y una estación
húmeda.
Pluviosidad casi nula entre los 20º y 30º en las zonas
desérticas.
Pluviosidad entre 400 y 800 mm. entre 30º y 40º.
Pluviosidad entre 800 y 1,500 mm. entre 40º y 70º.
Pluviosidad débil en latitudes por encima de los 70º.
Existiendo a su vez dentro de ello, como hemos indicado
anteriormente, otras distribuciones climáticas, dependiendo de la
ubicación y características geográficas. La variación temporal de
las precipitaciones junto con las de las temperaturas, a lo largo del
año da, por un lado, las disponibilidades naturales de agua para las
plantas y, por otro, las cantidades precisas para el ciclo vital de las
distintas especies para un terrenos determinado que junto con las
temperaturas da lugar a la evolución de los distintos ecosistemas.
Esto da lugar a una serie de clasificaciones de tipos de regiones
húmedas a áridas, como con el índice de Martonne (Pa/T+ 10)
definido como un cociente en el que figura la pluviometría en el
dividendo y la temperatura en el divisor, o los de Dantin y Revenga
en sentido inverso (100T/P), o por los diagramas Ombométricos de
Gaussen, en los que se dibujan las curvas de temperaturas medias
mensuales en Cº a lo largo del año, superpuestas con las de la
pluviometría en milímetros, con una escala normalmente P=2T,
definiendo como períodos secos aquellos en que la curva de
precipitaciones está por debajo de las de temperaturas, a los
métodos más completos de las fichas climáticas de Thornthwaite,
en el que se mide la diferencia entre la evapotranspiración potencial
de una superficie cubierta de vegetación y la evaporación real, es
decir, la diferencia entre el agua que se evaporaría en conjunto de
las plantas terreno, teniendo el agua necesaria para la temperatura
existente y la que realmente se evapora de la precipitación caída,
habida cuenta la reserva de agua que queda en el terreno,
definiéndose como árido, cuando se supera los 25 mm. que
corresponde al punto de marchitez de las plantas. Las
evaporaciones reales varían según las disponibilidades de agua y
tiene como limite la evaporación potencial, depende, además, de la
temperatura, de los vientos y el grado de humedad del aire y la
presión barométrica, se diferencia la evaporación directa del agua y
la del agua del suelo. en los climas templados la evaporación supone
un cuarto a la mitad de las precipitaciones, en los áridos es
superada y puede llegarse a cifras superiores a los 2.200 mm. de
evaporación anual. La transpiración es la evaporación que producen
los vegetales a la atmósfera del agua absorbida para su ciclo vital,
quedando en ella inmovilizada el agua de asimilación. La tasa de
transpiración es la relación entre el peso del agua absorbido en
total, contando la evaporación durante un período de vegetación y la
materia seca producida. Las cantidades de agua transpiradas
pueden llegar a 200 I/día en algunos árboles como el tilo, con
independencia de la superficie que ocupan y la lluvia que pueda caer
y las tasas de transpiración varían entre cifras como de 270 para el
sorbo, 500 para el trigo y 1.000 para la alfalfa. La
evapotranspiración es la suma de pérdidas por evaporación y
transpiración en un terrenos con vegetación, siendo la cifra más
significativa de las necesidades de agua, depende de la zona y en
Europa se estiman las siguientes cifras anuales: bosques de abetos
de 180 a 365 mm. llegando a 1.000 mm. para las hayas y superiores
para los eucaliptos que se le suele utilizar para desecar zonas
pantanosas, el trigo de 800 a 1.000 mm., la avena 1.000 a 1.700 mm.,
praderas 750 a 1.500 mm. Como diferencias de ensayos en Holanda
entre la evaporación del agua, de la tierra saturada y la tierra
saturada con coberturas de césped, se tiene 590, 440 y 770MM.,
respectivamente. Además ha de tenerse en cuenta el papel
fundamental del agua, tanto en su disponibilidad a lo largo del
tiempo para el mantenimiento de los distintos ecosistemas, como
transmisor biológico a través de las superficies de escorrentía y
cursos fluviales, funcionando por un lado de manera similar al
sistema circulatorio humano, como aportador de nutrientes a las
distintas zonas y por otro como sistema excretor de eliminación de
restos nocivos.
8.- Uso del agua en el desarrollo humano:
Todos los datos citados anteriormente, configuran una situación
natural que, a su vez, define una distribución biogeográfica y de
ecosistemas, donde el hombre como los demás animales desde sus
comienzos, se ha servido de ellos de una manera natural, pero a
diferencia y como ser inteligente, desde los albores de las primeras
civilizaciones, ha tratado de buscar un mejor aprovechamiento para
él, influenciando en ellos según sus necesidades y en función de sus
conocimientos y posibilidades. Al principio en los comienzos de la
agricultura, simplemente con la preparación de terrenos para la
retención del agua, utilizando terrenos para cultivos que tras
inundaciones se convertían en fértiles, siguiendo por las pequeñas
derivaciones cursos de agua y cauces para la inundación
intermitente o riego artificial y continuando por las obras de
conducción, regulación y captaciones de agua para la puesta en
explotación de mayor cantidad de terrenos fértiles con carencia de
agua, desarrollándose, inicialmente, las grandes civilizaciones
generalmente en los valles fértiles de los ríos.
Vigilancia y control
Se realizan análisis químicos y biológicos de diversos parámetros
del agua para asegurar su calidad y potabilidad tanto a la salida de
la planta como en diversos puntos de la red de abastecimiento.
Usos urbanos
Domésticos, industriales, públicos... a
Así se potabiliza el agua
Según la calidad del agua bruta se precisan diversos procesos para
conseguir que el agua sea potable. Los más importantes que se
llevan a cabo en las plantas potabilizadoras, son los siguientes:
Coagulación y floculación: forzar la sedimentación de quien no
quiere.
La adición de sustancias como sulfato de alúmina o polielectrolitos
permite que partículas con idéntica carga eléctrica, que de manera
natural se repelen y no sedimentan, se desestabilicen, coagulen y
formen flóculos capaces de sedimentar.
El sencillo mecanismo de la decantación.
Separa por gravedad las partículas en suspensión que transporta el
agua, consiguiendo un flujo de agua con la menor turbulencia
posible, de manera que las partículas más densas decantan y
sedimentan en el fondo. Las menos densas flotan y van a parar a la
superficie, donde se eliminan
3. La filtración: quedar atrapados.
Las aguas previamente decantadas se hacen pasar por un medio
poroso, quedando retenidas partículas sólidas en suspensión de
diferentes tamaños en función de las características del filtro. En
general no consiguen eliminar elementos disueltos como los
contaminantes químicos, pero sí muchas sustancias que le dan
turbidez al agua, incluso huevos de parásitos.
Los filtros más utilizados en potabilización son los de arena y los de
carbón activado (estos últimos además pueden eliminar diversos
contaminantes por un proceso químico llamado adsorción). Pueden
ser filtros abiertos, que filtran por gravedad, o filtros cerrados, a
presión.
9.- La desinfección: acabar con los organismos patógenos
Es la fase más importante, ya que garantiza la eliminación de los
microorganismos presentes en el agua que pueden causar gran
número de enfermedades. Existen diversos métodos físicos (calor)
y químicos (cloro, ozono, sales metálicas) para desinfectar el agua,
pero el más utilizado en abastecimiento es la cloración, ya que es
barato, sencillo, eficaz, tiene acción residual y fácil determinación.
Se utilizan diversos productos tales como dióxido de cloro, cloro
gas, hipoclorito sódico, hipoclorito potásico. Otro sistema de
desinfección, aunque menos utilizado, es la ozonificación.
Con frecuencia se realiza una precloración, antes de la decantación,
que sirve para oxidar la materia orgánica presente en el agua y
disminuir su concentración. Posteriormente se realiza una
postcloración que garantice la desinfección y la presencia de cloro
en la red de distribución.