Fuentes de Abastecimiento de Agua y Manejo_sesion1

Dr. Christian A. Villalta

Universidad Politécnica de Puerto Rico

ENVE 4120

REFERENCIA

WATER QUALITY AND TREATMENT

American Water Works Association. Quinta Edicion,Capitulos 3 y 4.

FUENTES DE ABASTO

PLANTA POTABILIZACIÓN AGUA

SUBTERRÁNEA

POZO

BOMBADE EXTRACCIÓN

AEREADOR DE CASCADA(DEGASIFICACIÓN DE CO2 Y H2S

DESINFECCIÓN(TABLETAS DE CLORO)

TANQUE DE DISTRIBUCIÓNDE AGUA

AGUA

ALCONSU-MIDOR

FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA TRATAMIENTO Y SU DISTRIBUCION

AGUAS SUBTERRANEAS

Pozos: se clasifican en primera instancia en profundos y pocoprofundos. Los primeros son pozos perforados y los segundosson excavados.

Pozos Perforados: la perforación se puede ejecutar por dos métodos: 1) percusión y 2) rotativo.

La elección del método depende de ciertos factores: Diámetro del pozo Profundidad del pozo Características geológicas a atravesar


Método de percusión:

Se basa en la acción desmenuzadora del materialusando una herramienta de forma puntiaguda(barreno) que alternativamente se levanta y se dejacaer. El material desmenuzado es por lo tanto extraído.

El método se aplica en zonas formadas por gravas ycanto rodado, de estructura geológica muy quebrada.


Método rotativo:

Consiste en una serie de herramientas rotativas que vancortando y desmenuzando las formaciones en pequeñaspartículas que son removidas por la circulación de unlíquido que constituye la inyección, el cual es bombeado através de las barras que acciona el barreno. Este es elmétodo rotativo directo.

En el rotativo inverso el líquido se inyecta por laperforación y luego es aspirado pasando por la barra. Elmétodo rotativo tiene la ventaja de mayor velocidad depenetración y es aplicable cuando se trabaja enformaciones sedimentarias o rocas compactas.


AGUAS SUBTERRANEAS

1. Mas cercanas a los centros de distribución, son maseconómicas de obtener (no requieren grandesestaciones) y usualmente son aguas mas limpias.

2. Pueden ser empleados pozos profundos o pozos bajoel radio de influencia.

3. Se ven limitadas en cantidad debido principalmente auna baja recarga.


AGUAS SUBTERRANEAS

4. En muchos casos están aguas representan la únicaopción en sitios rurales o alejados de grandes cuerposde agua.

5. Sus constituyentes dependen de la velocidad del flujo yde los componentes (contaminantes) del subsuelo.

6. Usualmente las aguas subterráneas requieren de menortratamiento al compararlas con las fuentessuperficiales.


AGUAS SUBTERRANEAS

7. Ocurrencia de microbios de manera natural en estetipo de agua es raro, debido al proceso de filtracióndel suelo.

8. Existencia de riesgos de pesticidas debido ainfiltración.

9. Ocurrencia de virus ha sido detectada en pozos, perono es común en acuíferos.

10. En las aguas subterráneas la salinidad puede ser unproblema serio.


AGUAS SUBTERRANEAS

4. En muchos casos están aguas representan la únicaopción en sitios rurales o alejados de grandes cuerposde agua.

5. Sus constituyentes dependen de la velocidad del flujo yde los componentes (contaminantes) del subsuelo.

6. Usualmente las aguas subterráneas requieren de menortratamiento al compararlas con las fuentessuperficiales.

POZO HINCADO (AAA)

TOMA DE AGUA

REJILLAS

ESTACIÓNDE BOMBAS

COAGULACIÓNALÚMINA, CAL,CLORURO FÉRRICOQuímico

MEZCLARÁPIDAFísico

SEDIMENTACIÓN Físico

FILTRACIÓNFísico-Químico

DESINFECCIÓN(CLORO) Químico

TANQUE DE DISTRIBUCIÓN Físico-Químico

RED DE DISTRIBUCIÓNDE AGUA POTABLE

ESQUEMA PLANTA DE

POTABILIZACIÓN

PREOXIDACIÓN(PRECLORINACIÓN)Químico

AEREACIÓNFísico-Químico

FLOCULACIÓNFísico


AGUAS SUPERFICIALES

Captación de aguas superficiales:

Son consideradas con esta denominación las aguas de los ríos, lagos y quebradas. Los aspectos fundamentales de este tipo de captación son la elección del tipo de toma a construir y la ubicación de la misma. En general las obras de toma deben satisfacer las siguientes exigencias básicas:

Responder en todo momento a las situaciones cambiantes delcurso de agua.

Tener una estructura adaptada al choque de la corriente líquida,al impacto de las embarcaciones, de objetos flotantes y materialde arrastre.


AGUAS SUPERFICIALES

Captación de aguas superficiales:

No deben causar estanques ni grandes erosiones en el curso de agua. Lanavegación no debe ser interferida. En cualquier condición del río debepermitir captar el caudal de cálculo. Debe ser estable primordialmente a lassocavaciones.

En el proyecto de la obra de toma debemos tener la precaución de tomar el aguade los niveles superiores.

Además debe protegerse el ingreso de agua con rejas u otros dispositivos paraevitar el ingreso de cuerpos gruesos. La velocidad de ingreso del agua debe sermenor de 0,2 m/seg.


AGUAS SUPERFICIALES

Este tipo de agua es mas sensitiva a contaminación respecto a lasaguas subterráneas.

Aquellos factores que afectan la calidad de agua pueden ser: ANTROPOGENICOS, fuentes puntuales y no puntuales. NATURALES, debido a clima, cuencas hidrográficas, geología,

profundidad de la fuente, deforestación (sedimentación), intrusiónsalina.

Locaciones limitadas para la toma de agua cruda, usualmente nolimpia.

Este tipo de estructuras de toma de aguas superficiales es mascostosa.

Permite este tipo de aguas la captación de cantidades mayorespara tratamiento y distribución (firm yield).

TOMA SUPERFICIAL

DOS BOCAS, SUPERTUBO


AGUAS COSTERAS

Disponibilidad limitada (cercanas alocéano), pero ilimitada en cantidades.Muy costosa, como ultimo recurso.Agua salobre.


AGUAS DE LLUVIA

Abundantes en Puerto Rico.Alternativa viable si existiesen obras de

captación adecuada.

ESTRATEGIAS DE SELECCIÓN DEL TIPO DE TOMA

SE DEBE:

Identificar y caracterizar la fuente deabastecimiento de agua.

Identificar y caracterizar impactos potenciales(cercanía a zonas urbanas, agrícolas, erosión,etc..)

Determinar la vulnerabilidad Establecer metas de protección (BMPs). Desarrollar estrategias de protección.

ESTRATEGIAS DE OPERACION

SE DEBE:

Implementar el programa de protección.Monitorear y evaluar el programa.


OBRAS DE CONDUCCION

• Desde la toma hasta la planta de tratamiento tendremos el caso deuna conducción de agua sin tratar.

• Durante este trayecto la conducción puede hacerse por conductoscerrados o canales abiertos, dado que la contaminación que puedaadquirir el agua en canales abiertos es corregida en elestablecimiento de potabilización.

• Desde el establecimiento la conducción al centro de consumo odistribución es el caso de agua tratada, y debe hacerse siempre enconductos cerrados. En ambos casos, el transporte del agua sepuede realizar por la acción de la gravedad o por bombeo o enforma mixta.


OBRAS DE CONDUCCION

Los aspectos a tener en cuenta en la obra de conducción son los siguientes:

Desnivel existente: puede ser negativo o positivo (bombeo ogravedad), también puede ser mixto. Hay que tener en cuentala perdida de carga. Debemos tener en cuenta que, para lasconducciones a gravedad, si colocamos la tubería siguiendo lapendiente del terreno el gradiente hidráulico coincidiría conel del terreno. Si este es de fuerte pendiente la velocidad en elcanal puede sobrepasar la velocidad límite.

Distancia: para grandes distancias y terrenos accidentadosdeben estudiarse varias variantes y adoptar la más económica.Debe tenerse en cuenta que la ruta más corta no esnecesariamente la más económica. Para estos casos las obrasde arte influyen grandemente en el costo final.


OBRAS DE CONDUCCION

Obras complementarias: Las distintas obras complementarias de una obra deconducción son:

1. Túneles Caso en que funciona como canal revestido2. Puentes Caso en que funciona como canal3. Sifones: a la entrada del sifón se debe colocar una compuerta o válvula

que corte el escurrimiento, y también una cámara de acceso para poderefectuar tareas de inspección y limpieza o reparación.

4. Cámaras de desagüe: se colocan en los puntos bajos para permitir elvaciado y limpieza.

5. Válvulas de aire: se colocan en los puntos altos y sirven para eliminar elaire que se acumula en la tubería cuando se vacía y se vuelve a llenar.

6. Dispositivos anti-arietes (WATER HAMMER): en el caso de que laconducción funcione a alta presión por bombeo, puede necesitar de lainstalación de estos dispositivos para reducir la sobrepresión que seproduce cuando se efectúa el cierre de alguna válvula en un tiempo muycorto, o un cierre brusco.

REGULACIONES FEDERALES

SDWA.

CWA.

RCRA.

Rivers and Harbors Act. Tiene quever con el vertido de desechos enlas aguas navegables.

REGULACIONES ESTATALES

SDWA=Departamento de Salud en PR

CWA= PREQB

Plant Design: Según las normas AAA.

IMPACTOS

E videncia Toxicológica

Nuevas y mejoradas técnicas analíticas

Impacto de nuevas y futurasregulaciones.

En este sentido los procesos y trenesde tratamiento serán modificados.

EFECTOS DEBIDO A CONSTITUYENTES EMERGENTES

Contaminantes emergentes y patógenos aun noson regulados y pueden representar unaamenaza a la salud humana.

EPA estima sobre 200,000 contaminantes quedeberían ser regulados.

Nanotecnologías y sus derivados estánincrementando los impactos ambientales y aciencia cierta no son conocidos los efectos.Otros casos de interés: farmacéuticas (alto

impacto en PR), cuidado personal, etc…

CONTAMINANTES

Demanda bioquímica de oxígeno (DBO): es eloxígeno consumido por los microorganismosmermando la fracción orgánica contenida en elcuerpo de agua. Si la DBO es cuantiosa, los nivelesdel oxígeno pueden bajar y la vida agotarse uobstruirse.

Sólidos Suspendidos Totales (no filtrables) (SST):contribuyen a la turbiedad y promueven lapropagación de agentes biológicos y olores.

pH: todas las especies vivientes son susceptibles acambios en el pH del medio acuoso.

CONTAMINANTES

Coliforme fecal: es un indicador de contaminaciónpor los desperdicios humanos o animales. Aunqueno es dañino, los coliformes indican que el aguaprobada no está apropiada para el contacto o elconsumo humano.

Aceite o grasa: son una consecuencia de fugas yderrames de combustible y lubricantes. Afecta elgusto marcadamente y puede ser tóxico.

CONTAMINANTES TOXICOS

TOXICIDAD

La demostración reproductible de un efecto tóxico caracterizado por daño o muerte, causado por variar las dosis de una sustancia de experimento de laboratorio designados o de eventos históricos donde los efectos pueden ser claramente dados como causa.

CONTAMINANTES TOXICOS

La lista de los contaminantes tóxicos, designadosde acuerdo a la sección 307 (a) 1 del CWA (“CleanWater Act”), está constituida por 65 especies ogrupos distintos, orgánicos e inorgánicos. Entreellos, los siguientes han tenido su estándar deefluente promulgado: # 4. Aldrin/Dieldrin

# 9. Bencidina

# 24. (DDT) Diclorodifeniltricloroetano y metabolitos

# 34. Endrina y metabolitos

# 54. Bifeniles Policlorinados (PCB)

# 62. Toxafeno

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