NCh411/1

I

Indice

Pgina

Prembulo III

0 Introduccin 1

1 Alcance 1

2 Referencias 1

Seccin I: Definicin de objetivos 2

3 Introduccin 2

4 Requisitos 3

5 Consideraciones especiales en relacin a la variabilidad 5

Seccin II: Identificacin de situaciones de muestreo 5

6 Introduccin 5

7 Precauciones generales de seguridad 5

8 Consideraciones especiales en el muestreo 7

9 Situaciones de muestreo individual, aguas naturales 9

10 Situaciones de muestreo en la industria 13

11 Efluentes industriales o RILES 15

12 Aguas servidas y efluentes de aguas servidas 16

13 Aguas pluviales servidas y escorrentas superficiales 17

Seccin III: Perodo y frecuencia de muestreo 18

14 Introduccin 18

15 Tipos de programas de muestreo 18

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II

Indice

Pgina

16 Consideraciones estadsticas 19

17 Variabilidad anormal 21

18 Duracin del muestreo y muestras compuestas 22

Seccin IV: Mediciones de flujo y situaciones que justificanlas mediciones de flujo para propsitos de calidad del agua 22

19 Introduccin 22

20 Justificacin para las mediciones de flujo en el control decalidad del agua 23

21 Mtodos disponibles para la medicin de flujo 25

III

NORMA CHILENA OFICIAL NCh411/1.Of96

Calidad del agua - Muestreo - Parte 1: Gua para el diseode programas de muestreo

Prembulo

El Instituto Nacional de Normalizacin, INN, es el organismo que tiene a su cargo elestudio y preparacin de las normas tcnicas a nivel nacional. Es miembro de laINTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISIONPANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esosorganismos.

La norma NCh411/1 ha sido preparada por la Divisin de Normas del Instituto Nacional deNormalizacin, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturalessiguientes:

A y A TECNOLAB S.A. Pedro Bocic W.Centro de Estudios, Medicin y Certificacin deCalidad, CESMEC Ltda. Sandra MuozCentro de Investigacin Minera y Metalrgica, CIMM Ruby Utrera C.CODELCO Chile Alberto TelloDIRECTEMAR Julio Neuling H.EAPLOC S.A. Elizabeth EcheverraEC-LAB Manuel Ruiz M.Empresa de Obras Sanitarias de Valparaso S.A., ESVAL Myriam Rodrguez M.Empresa Metropolitana de Obras Sanitarias, EMOS S.A. Marcela del Villar

Mireya Alvarado S.Empresa Nacional de Minera, ENAMI Hctor Carranza R.Fundacin Chile Roberto Corvaln G.Instituto Nacional de Normalizacin, INN Ramona Villaln D.Ministerio de Agricultura, DEPROREN Sergio Rojas P.Ministerio de Obras Pblicas, DGA Rosa Sandoval R.Sociedad General de Control, S.G.S. Chile Ltda. Vctor Arenas

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IV

Superintendencia de Servicios Sanitarios, SISS Christian MaurerUniversidad de Chile, Facultad de Ciencias Agrariasy Forestales Adriana Carrasco R.Universidad Tcnica Metropolitana Manuel Jeria

Eduardo Tobar M.Gonzlez S. Ada Ada Gonzlez S.Merino B. Ral Ral Merino B.

Esta norma se estudi para establecer los principios generales aplicables al diseo deprogramas de muestreo de aguas.

Esta norma es equivalente a la norma ISO 5667/1 - 1980 "Water quality - Sampling -Part 1: Guidance on the design of sampling programmes".

Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalizacin, ensesin efectuada el 28 de Septiembre de 1995.

Esta norma ha sido declarada Norma Chilena Oficial de la Repblica por Decreto N501,de fecha 11 de Julio de 1996, del Ministerio de Obras Pblicas, publicado en el DiarioOficial N35.532, del 02 de Agosto de 1996.

1NORMA CHILENA OFICIAL NCh411/1.Of96

Calidad del agua - Muestreo - Parte 1: Gua para el diseode programas de muestreo

0 Introduccin

Esta norma es la primera de un grupo de tres normas elaboradas para ser usadas en formaconjunta. Las normas NCh411/2 y NCh411/3 tratan, respectivamente, con las tcnicas demuestreo y con la preservacin y manejo de las muestras. La terminologa utilizada estde acuerdo con lo establecido en la NCh410.

1 Alcance

Esta norma establece los principios generales que deben aplicarse en el diseo deprogramas de muestreo con el propsito de controlar la calidad, caracterizar la calidad eidentificar las fuentes de contaminacin del agua, incluyendo los depsitos bentnicos ylos lodos. En normas subsecuentes se darn instrucciones detalladas para situacionesespecficas de muestreo.

NOTA - Los depsitos bentnicos tambin se han denominado como depsitos de fondo.

2 Referencias

NCh410 Calidad del agua - Vocabulario.NCh411/2 Calidad del agua - Muestreo - Parte 2: Gua sobre tcnicas de

muestreo.NCh411/3 Calidad del agua - Muestreo - Parte 3: Gua sobre la preservacin y

manejo de las muestras.

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2

ISO 2602 Interpretacin estadstica de resultados de ensayos - Estimacin dela media - Intervalo de confianza.

ISO 3534 Estadstica - Vocabulario y smbolos.

Seccin I: Definicin de objetivos

3 Introduccin

El propsito de esta seccin es enfatizar los factores ms importantes que debenconsiderarse al disear un programa de muestreo relacionado con el agua, los depsitosbentnicos y los lodos. En las secciones subsiguientes se da informacin ms detallada.Las muestras se extraen y examinan normalmente para determinar parmetros fsicos,qumicos, biolgicos y radiolgicos asociados.

Para caracterizar una masa de agua, un depsito bentnico o lodos, generalmente esimposible examinar el total y por lo tanto es necesario extraer muestras. Las muestrastomadas deberan ser tan representativas como sea posible, del total que se debecaracterizar y tomar todas las precauciones para asegurar que las muestras noexperimenten cambios en el intervalo comprendido entre el muestreo y el anlisis. Elmuestreo de sistemas multifsicos, tales como agua conteniendo slidos en suspensin olquidos orgnicos no miscibles, puede presentar problemas especiales.

Antes de disear cualquier programa de muestreo es muy importante establecer losobjetivos del programa ya que stos son el factor ms importante para determinar laposicin de las zonas de muestreo, la frecuencia del muestreo, la duracin del muestreo,los procedimientos para extraer las muestras, el tratamiento subsecuente de las muestrasy los requisitos analticos. Tambin se debe dar alguna consideracin al grado de detalle yprecisin que ser adecuado, as como a la forma de expresin y presentacin de losresultados, por ejemplo concentraciones o cargas, valores mximos y mnimos, mediasaritmticas, valores de la mediana, etc. Adicionalmente, se debera recopilar una lista delos parmetros de inters y consultar los procedimientos analticos ya que stosgeneralmente dan guas sobre las precauciones que se deben observar durante elmuestreo y el manejo subsecuente (guas generales sobre estos ltimos aspectos se dan,respectivamente en las partes 2 y 3 de esta norma).

A menudo puede ser necesario llevar a cabo un programa preliminar de muestreo yanlisis antes de poder definir los objetivos finales. Es importante tomar en cuenta todoslos datos pertinentes de programas previos para las mismas ubicaciones o similares ascomo otras informaciones sobre condiciones locales. La experiencia previa del personaltambin puede ser de mucho valor. El tiempo y los recursos econmicos asignados para eldiseo de un programa apropiado de muestreo generalmente son bien justificadosasegurndose que la informacin requerida se ha obtenido en forma eficiente y a un costorazonable.

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Se pueden distinguir tres objetivos principales, (para detalles, ver captulo 15):

a) Mediciones de control de calidad utilizadas por la administracin local para decidircuando se requieren correcciones del proceso a corto plazo.

b) Mediciones de caracterizacin de la calidad utilizadas para indicar calidad, tal vezcomo parte de un proyecto de investigacin, para propsitos de control a largo plazo,o para indicar tendencias a largo plazo.

c) Identificacin de fuentes de contaminacin.

El propsito del programa puede cambiar desde la caracterizacin de la calidad al controlde la calidad y viceversa. Por ejemplo, un programa a largo plazo para la caracterizacinde nitratos puede llegar a ser un programa de control de calidad de corto plazo requiriendoel incremento de la frecuencia de muestreo conforme la concentracin de nitratos seaproxime a un valor crtico.

4 Requisitos

Sin intentar identificar todas las razones especficas para requerir programas de muestreoy anlisis, ellas se pueden agrupar en la forma siguiente.

4.1 Requisitos generales

Establecer el orden de los niveles de concentracin o carga de parmetros especficos enestaciones y posiciones seleccionadas (por ejemplo, en la superficie de un cuerpo de aguao en el interior de ste) o bien, con depsitos bentnicos, para obtener una informacinbsica de su naturaleza.

4.2 Requisitos especficos

Establecer en detalle las distribuciones de los niveles de concentracin o carga deparmetros fsicos o qumicos y de especies biolgicas de inters en todo o parte de uncuerpo de agua. Esto estar normalmente unido a un estudio de cambios con el tiempo,velocidades de flujo, condiciones de operacin de la planta, condiciones climticas, etc.

Estas razones para el muestreo pueden a su vez, ser subdivididas en objetivos msespecficos como los que se indican a continuacin.

a) Determinar si el agua es apta para un uso especfico y, si es necesario, evaluarcualquier tratamiento o los requisitos de control, por ejemplo establecer si una fuentenatural puede servir para proveer agua de bebida.

b) Estudiar el efecto de las descargas de aguas residuales, incluyendo derramesaccidentales, sobre un cuerpo receptor. Adicionalmente a su contribucin a lacontaminacin, estas descargas pueden producir reacciones tales como precipitacinqumica o generacin de gases.

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c) Evaluar el desempeo y control de las plantas potabilizadoras de agua, aguas servidasy residuos industriales lquidos; por ejemplo: para evaluar las variaciones y cambios alargo plazo en las cargas que entran a las unidades de tratamiento; para determinar laeficiencia de cada etapa en un proceso de tratamiento; para proveer informacin de lacalidad del agua tratada; para controlar la concentracin de sustancias tratadas,incluyendo aquellas que pueden constituir un riesgo para la salud o que pueden inhibirun proceso biolgico; para controlar sustancias que pueden daar los materiales deuna planta o de un equipo.

d) Estudiar los efectos de los flujos de agua dulce y salina, bajo las condiciones de unestuario, con el objeto de obtener informacin sobre patrones de mezclado yestratificacin asociada con variaciones de las mareas y flujos de agua dulce.

e) Identificar y cuantificar las prdidas de productos en procesos industriales. Estainformacin es requerida cuando se deben evaluar los balances de masa a travs de laplanta y cuando se deben medir los efluentes de descarga.

f) Establecer la calidad del agua para calderas, los condensados de vapor y otras aguasrecuperadas. Esto permite evaluar si el agua es apta para un propsito determinado.

g) Controlar los sistemas industriales enfriados por agua. Esto permite optimizar el usodel agua y, al mismo tiempo, minimizar los problemas asociados con la formacin deincrustaciones y con la corrosin.

h) Estudiar los efectos de los contaminantes atmosfricos, sobre la calidad del agua delluvia. Esto provee informacin til sobre la calidad del aire y tambin indica si esprobable que surjan problemas, por ejemplo, sobre los contactos elctricos expuestos.

i) Evaluar los efectos de las sustancias provenientes del suelo, sobre la calidad del agua.Esto puede deberse a materiales presentes en forma natural o contaminaciones porfertilizantes, plaguicidas y productos qumicos usados en la agricultura, o ambos.

j) Evaluar los efectos de la acumulacin y liberacin de sustancias de los depsitosbentnicos, sobre la biota acutica en la masa de agua o en el depsito bentnico.

k) Estudiar los efectos de la captacin, regulacin del caudal y transferencia de un ro aotro, sobre los cursos de agua naturales. Por ejemplo, al variar las proporciones deaguas de diferente calidad puede hacer fluctuar la calidad de la mezcla resultante.

l) Evaluar los cambios de la calidad del agua que se producen en los sistemas dedistribucin. Estos cambios pueden ocurrir por varias razones, por ejemplo:contaminacin, introduccin de agua de una nueva fuente, crecimiento biolgico,formacin de incrustaciones o disolucin de un metal.

m) Evaluar la intrusin salina en acuferos costeros.

En algunas ocasiones, las condiciones pueden ser lo suficientemente estables para que lainformacin requerida sea obtenida mediante un programa de muestreo simple, pero en lamayora de las situaciones las caractersticas de calidad estn sujetas a variaciones

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continuas e, idealmente, la evaluacin tambin debera ser continua. Sin embargo,generalmente esto es costoso y en la mayora de los casos es impracticable. Al considerarlos programas de muestreo se deberan tener en cuenta las consideraciones especialesindicadas en el captulo 5.

5 Consideraciones especiales en relacin a la variabilidad

5.1 Los programas de muestreo pueden ser complejos en situaciones donde ocurrenvariaciones amplias y rpidas en las concentraciones de los determinandos de inters.Estas variaciones pueden deberse a factores tales como cambios extremos en latemperatura, en los patrones de flujo o en las condiciones de operacin de una planta.

Deberan evitarse los muestreos en o cerca de los lmites de los sistemas, excepto en loscasos que tales condiciones sean de inters especial.

5.2 Aun cuando los cambios en la concentracin sean lentos y no muy marcados, laevaluacin de reas grandes de captacin, tales como la cuenca de un ro, constituye unejercicio complejo.

5.3 Se debera tener especial cuidado para eliminar o minimizar cualquier cambio en laconcentracin de los determinandos de inters, que pueda ser producido por el procesomismo de muestreo y para asegurar que los cambios durante el intervalo entre elmuestreo y el anlisis, sean evitados o minimizados.

5.4 Las muestras compuestas dan una mejor indicacin de la composicin promedio en unperodo de tiempo, toda vez que el determinando sea estable en el intervalo desde elmuestreo hasta el anlisis, pero tienen poca utilidad para determinar condiciones mximastransitorias.

Seccin II: Identificacin de situaciones de muestreo

6 Introduccin

Esta seccin trata las diferentes situaciones que pueden encontrarse en la prctica delmuestreo y la magnitud con que estas situaciones pueden afectar la seleccin de unazona de muestreo. Se indican las precauciones necesarias de seguridad, las cuales por suimportancia y carcter general, se establecen en el captulo 7.

7 Precauciones generales de seguridad

7.1 El rango extremadamente amplio de condiciones encontradas al muestrear aguas ydepsitos bentnicos pueden exponer al personal a diferentes riesgos de seguridad ysalud. Separadamente de los daos fsicos, se deben tomar precauciones para evitar lainhalacin de gases txicos y la ingestin de materiales txicos a travs de la boca oabsorcin a travs de la piel.

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El personal responsable del diseo de programas de muestreo y de la ejecucin de lasoperaciones del muestreo, debe asegurarse que los requisitos de los reglamentospertinentes de seguridad sean tomados en cuenta y que el personal de muestreo estinformado de las precauciones que deben tomarse durante las operaciones del muestreo.

NOTA - Puede ser necesario considerar seguros contra accidentes.Situaciones ms especficas son analizadas a continuacin.

7.2 Las condiciones climticas deberan ser consideradas con el objeto de asegurar laseguridad del personal y del equipo. Cuando el muestreo se realice en grandes masas deagua deberan llevarse chalecos y cuerdas salvavidas. Antes de muestrear aguas cubiertasde hielo, debera estudiarse cuidadosamente la ubicacin y la magnitud del hielo dbil. Sise emplean aparatos autnomos para respiracin bajo el agua u otro equipo de buceo, sedebera verificar su buen funcionamiento antes de cada uso.

7.3 La estabilidad es una propiedad importante en cualquier embarcacin utilizada parapropsitos de muestreo. En todas las aguas, se deberan tomar precauciones en relacin abarcos comerciales y navos pesqueros, por ejemplo, emplear las banderas correctas desealizacin para indicar la naturaleza del trabajo que se va a ejecutar.

7.4 Se debera evitar en lo posible, muestrear en zonas de riesgo tales como bancosinseguros. Si esto es inevitable, la operacin debera ser realizada por un equipo,empleando precauciones apropiadas, ms que por un solo operador. Cuando sea posible yconveniente, deberan tomarse muestras desde los puentes.

7.5 Es importante contar con accesos razonables para todas las pocas del ao y esto esesencial en las zonas de muestreo rutinario frecuente. En algunos lugares, adicionalmentese deberan considerar riesgos naturales tales como vegetacin venenosa, reptiles u otrosanimales peligrosos.

7.6 En los casos que se requiera instalar instrumentos u otras partes del equipo en losbancos de un ro, se deberan evitar los lugares susceptibles de inundacin o vandalismo obien se deberan tomar las precauciones apropiadas.

7.7 Muchas otras situaciones surgen durante el muestreo de agua, en las cuales debentomarse precauciones especiales para evitar accidentes.

Por ejemplo, algunos efluentes industriales pueden ser corrosivos o pueden contenermateriales txicos o inflamables. Los peligros asociados con las aguas servidas nodeberan ser descuidados; stos pueden ser gaseosos, qumicos, microbiolgicos,virolgicos o zoolgicos, tales como amebas, helmintos o roedores.

7.8 Cuando el personal tenga que muestrear en atmsferas peligrosas, debera tenerdisponibles, equipo adecuado de proteccin contra gases, aparatos de respiracin,aparatos resucitadores, as como otros equipos de seguridad. Adicionalmente, antes queel personal entre a espacios cerrados, se debera medir la concentracin de oxgeno y decualquier vapor o gas txico que pudiera estar presente y si es posible ventilar el espacio.

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7.9 Durante el muestreo de vapor o de descargas calientes, es necesario tener cuidadosespeciales y deberan aplicarse las tcnicas que se requiera.

7.10 El manejo de muestras radiactivas requiere un cuidado especial y deberan aplicarselas tcnicas que se requiera.

7.11 El uso de equipo de muestreo operado con electricidad dentro o cerca del agua,puede presentar graves riesgos. Los procedimientos de trabajo, el diseo de las zonas y lamantencin del equipo debera planificarse de manera que se minimicen estos riesgos.

8 Consideraciones especiales en el muestreo

8.1 Diseo de programas de muestreo

Dependiendo de los objetivos planteados (ver captulo 3), la red de muestreo puedeabarcar desde un sitio individual hasta la totalidad de la cuenca de un ro. Una red bsicade muestreo de un ro puede incluir zonas de muestreo en el lmite mareal, los afluentesmayores en su confluencia y las descargas mayores de aguas servidas o efluentesindustriales.

Al disear programas y/o establecer redes de muestreo es conveniente tomardisposiciones para la medicin del caudal en las estaciones pertinentes (ver captulo 4).

8.2 Identificacin de los puntos de muestreo

La identificacin de los puntos de muestreo permite tomar muestras comparativas enotros momentos. En el caso de la mayora de los ros, las localizaciones de los puntos demuestreo pueden ser fcilmente establecidas por referencia a particularidades del ro.

En los mrgenes descubiertos de estuarios o de la costa, las localizaciones de los puntosde muestreo pueden relacionarse en forma similar con objetos estticos fcilmentereconocibles. Para tomar muestras desde una embarcacin en estas situaciones se deberaemplear mtodos instrumentales para identificar la localizacin. Los mapas, cartasgeogrficas u otras formas normalizadas de referencia pueden ser tiles.

8.3 Carcter del flujo

Idealmente, las muestras deberan tomarse en lquidos turbulentos, bien mezclados y,cada vez que sea posible se debera inducir turbulencia en flujos laminares o viscosos.Esto no se aplica a la extraccin de muestras para la determinacin de gases disueltos ymaterias voltiles, cuya concentracin puede ser alterada por la turbulencia inducida.

8.4 Cambios caractersticos en el flujo a travs del tiempo

Los flujos pueden cambiar de laminares o viscosos a turbulentos y viceversa. "Flujosinvertidos" desde otras partes del sistema pueden producirse y como consecuenciapueden alterar las caractersticas del punto de muestreo.

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8.5 Cambios en la composicin del lquido a travs del tiempo

En cualquier momento pueden formarse acumulaciones discretas de material, por ejemplocontaminantes disueltos, slidos, materiales voltiles o pelculas oleosas.

8.6 Muestreo desde tuberas

Los lquidos deberan ser conducidos a travs de tuberas de un tamao adecuado (porejemplo, cuando se muestrean lquidos heterogneos, 25 mm mnimo de dimetro internonominal) a velocidades lineares lo suficientemente altas para mantener las caractersticasde turbulencia del flujo. Se deberan evitar las tuberas con recorrido horizontal.

8.7 Naturaleza del lquido

Para muestrear lquidos corrosivos o abrasivos, si la contaminacin de las muestras conproductos de la corrosin o abrasin del equipo de muestreo no es importante, se puedeprescindir de equipo costoso resistente a la accin de productos qumicos, pero slo en elcaso de muestreos con perodos breves de contacto.

8.8 Cambios de temperatura en el sistema de muestreo

Variaciones en la temperatura por perodos largos o cortos, pueden causar cambio en lanaturaleza de la muestra y pueden afectar el equipo utilizado en el muestreo.

8.9 Muestreo para la determinacin de slidos en suspensin

Los slidos pueden distribuirse en cualquier punto a travs de la profundidad de unlquido. Debera llevarse a cabo una mezcla adecuada, si es posible, para mantener lascondiciones de turbulencia. Idealmente, la velocidad lineal debera ser suficiente parainducir turbulencia y las muestras deberan extraerse en condiciones isocinticas. (verNCh410) Si esto no es posible, se debera tomar una serie de muestras a travs de laseccin transversal completa del flujo. Se debera tener presente que la distribucin portamao de los slidos en suspensin puede cambiar durante el tiempo requerido para elmuestreo.

8.10 Muestreo para determinar el contenido de compuestos voltiles

En lo posible se debe evitar el bombeo o agitacin de muestras en la determinacin decompuestos voltiles; si esto no es posible, el material que est siendo muestreadodebera ser bombeado con una mnima altura de succin. Toda la tubera deberamantenerse llena y la muestra purgarse desde una tubera presurizada, despus deeliminar algo del material, con el objeto que la muestra extrada sea representativa.

8.11 Mezclas de lquidos de diferentes densidades

Esto puede causar la formacin de capas en flujos laminares, por ejemplo, la formacin deuna capa de agua tibia sobre agua fra o de agua dulce sobre agua salina.

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8.12 Lquidos peligrosos

Es necesario considerar la posibilidad de la presencia de lquidos o gases txicos oinflamables, o ambos, y la posible formacin de vapores explosivos.

8.13 Efectos de las condiciones meteorolgicas

Los cambios en las condiciones meteorolgicas pueden inducir variaciones marcadas en lacalidad del agua; tales cambios deberan ser registrados y tomados en cuenta alinterpretar los resultados.

9 Situaciones de muestreo individual, aguas naturales

9.1 Precipitacin

Al muestrear agua de lluvia para anlisis qumico, se debera seleccionar la zona demuestreo de manera que se evite la contaminacin con materias extraas, por ejemplopolvo, fertilizantes, plaguicidas, etc. El aparato de muestreo se debera colocarpreferentemente en el pasto.

Si la muestra est congelada o consiste de nieve o granizo, el embudo debera mantenersetibio mediante, por ejemplo, un elemento de calentamiento elctrico. Cuando esto no seaposible, se debera remover todo el aparato y descongelar a temperaturas bajas.

9.2 Estuarios, aguas litorales, mares y ocanos

9.2.1 Extensin y profundidad

Los lmites de las reas bajo investigacin deberan ser claramente definidos, tomando enconsideracin adicionalmente, la relacin de stas con las reas adyacentes de agua. En laseleccin de las zonas de muestreo y posiciones se debera tomar en cuenta el hecho quelas corrientes mareales y su modificacin por el viento, densidad, irregularidad del fondo,proximidad a la lnea costera y al embarque, pueden producir disturbios y variacin delacalidad del agua en la zona de muestreo designada. Adicionalmente, se deberaconsiderar cuidadosamente el efecto sobre el muestreo de cualquiera de las descargaslocales.

9.2.2 Uso de embarcaciones

Las embarcaciones, cuando sean usadas, deberan ser capaces de alcanzar todas lasposiciones de muestreo dentro de los lmites de tiempo de la inspeccin, bajo condicionesclimticas apropiadas.

9.2.3 Cubiertas de hielo

En aguas cubiertas de hielo, se desarrolla una estratificacin termal inversa, limitada, conuna capa delgada (aproximadamente 5 mm) de agua fra entre 0C y 3C en el extremosuperior de la masa principal de agua a 4C. Las gradientes abruptas de concentracin

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termal pueden estar asociadas con esta estratificacin termal y las comunidadesbiolgicas tambin pueden estar estratificadas.

9.3 Ros y corrientes

9.3.1 Representatividad

Si existen corrientes o estratificaciones significativas en el punto de muestreo, se deberaextraer una serie de muestras transversales y de profundidad para determinar la naturalezay extensin de cualquier corriente o estratificacin.

9.3.2 Seleccin de las zonas

Las zonas deberan ser seleccionadas de manera que se obtengan muestrasrepresentativas, preferiblemente donde sea probable que ocurran cambios marcados de lacalidad o donde los usos del ro sean importantes, por ejemplo, confluencias, descargasprincipales o captaciones. Vertederos o pequeas descargas que slo produzcan efectosmuy locales en general, deberan ser evitados.

Se deberan elegir preferentemente zonas para las cuales haya datos disponibles respectoa los flujos. Frecuentemente se emplean en los ros, estaciones de calibracin para lainstalacin del equipo de monitoreo del agua.

Si el objeto del muestreo es monitorear los efectos de una descarga, se deberan extraermuestras en zonas aguas arriba y aguas abajo pero dando especial consideracin a lamezcla de la descarga y del cuerpo receptor, y sus efectos sobre las muestras aguasabajo. El muestreo debera abarcar una distancia apropiada aguas abajo para evaluar losefectos sobre el ro.

9.4 Canales

En general, se aplican las consideraciones indicadas para ros y corrientes, pero serequiere especial atencin a los siguientes factores.

9.4.1 Flujo

La direccin del flujo puede ser cambiable. La velocidad del flujo puede variar en formaconsiderable y ser ms dependiente de la cantidad de uso navegacional (es decir, elnmero de operaciones de la esclusa) que de las condiciones climticas prevalecientes.

9.4.2 Estratificacin y formacin de corrientes

En las condiciones de trabajo encontradas en los canales, la estratificacin y formacin decorrientes tendern a ser ms pronunciadas que en los ros. El paso de embarcacionespuede tener un efecto a corto plazo, muy marcado, sobre la calidad del agua en el canal,especialmente sobre la concentracin de los slidos en suspensin.

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9.5 Embalses y lagos

Adicionalmente a los afluentes, el muestreo debera efectuarse en todos los puntos dedecantacin disponibles y profundidades de decantacin. El cuerpo de agua puede estartrmicamente estratificado y desarrollar diferencias muy significativas de calidad a lasdiferentes profundidades. Las investigaciones ecolgicas pueden requerir un programa demuestreo ms detallado; se pueden requerir datos de flujo y datos meteorolgicos.

En las grandes masas de agua, normalmente se requiere muestrear desde unaembarcacin.

9.6 Aguas subterrneas

9.6.1 Captacin de aguas subterrneas

Para determinar si un agua subterrnea captada es apta para un uso especfico serequieren muestras de la misma. Dichas muestras pueden tomarse en el punto decaptacin, aunque estas muestras pueden no ser representativas de la calidad general delagua en el acufero.

9.6.2 Agua en un acufero

Para evaluar la calidad del agua en un acufero, el pozo o perforacin debera serbombeado, siempre que sea posible, antes de la extraccin de la muestra para asegurarque se est extrayendo agua nueva del acufero. Aun en estas circunstancias, el agua enel pozo o perforacin puede estar estratificada pudiendo requerirse un muestreo adicionalpara evaluar el grado de estratificacin. Siempre debera registrarse la profundidad bajo elnivel del suelo a la cual se tomaron las muestras.

Los pozos o perforaciones revestidos con materiales susceptibles de corrosin, siempredeberan ser bombeados en forma completa antes de extraer las muestras, con el objetode eliminar del sistema todos los productos de la corrosin acumulados en ste.

Cuando se requieren muestras representativas a profundidades predeterminadas delacufero, se deberan emplear tubos de muestreo para cada profundidad en la perforacino bien perforaciones separadas para cada profundidad.

9.7 Depsitos bentnicos en ros, estuarios y el mar, lagos y embalses

Se deberan establecer patrones de muestreo para tomar en cuenta las variaciones decomposicin tanto en direccin vertical como horizontal. Puede ser necesario obtenerinformacin sobre la profundidad del depsito bentnico o sobre su composicin adiferentes profundidades.

Muchos de los factores importantes para el muestreo de agua, tales como el uso deembarcaciones, son tambin aplicables al muestreo de los depsitos bentnicos.

Los substratos generalmente son heterogneos y se debera tomar especial cuidado paraasegurar que se extraiga un nmero suficiente de muestras, que permita una evaluacinrepresentativa del o los parmetros bajo consideracin.

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9.8 Agua potable

9.8.1 Agua bombeada hacia la red de distribucin

Los puntos de muestreo se deberan seleccionar de manera que se pueda monitorear eldesinfectante residual, antes que puedan ocurrir prdidas pero despus que se hayancompletado todas las reacciones. Tambin se requiere extraer muestras para los xmenesbacteriolgicos rutinarios, observando las precauciones apropiadas, lo cual incluyecualquier reglamento nacional de seguridad.

El punto usual de muestreo es una llave conectada directamente a la tubera matriz debombeo, la cual debera encontrarse en un sitio sanitariamente aceptable. La llave demuestreo debera estar libre de elementos que pudieran contaminar la muestra y estarorientada hacia abajo. El material de la tubera de muestreo debera seleccionarsecuidadosamente en relacin a los requisitos de los ensayos, por ejemplo, la tubera decobre puede llevar a un incremento en la concentracin de cobre en el agua y a unadisminucin del recuento bacteriano. Con el objeto de asegurar que la muestra esintroducida directamente desde la llave al recipiente de muestreo, ste debera sercolocado inmediatamente bajo la llave pero no conectado a ella ni en contacto directo conella.

9.8.2 Estanques de almacenamiento

Las muestras deberan tomarse desde una llave unida a la tubera de salida principal.Muchos estanques de almacenamiento son diseados de manera que puedan llenarse yvaciarse a travs de la misma tubera matriz y por lo tanto debe cerciorarse que elestanque est vacindose al momento de tomar la muestra. En los casos en que no setenga acceso a una llave, la muestra del agua almacenada debera obtenerse desde elinterior del estanque mediante procedimientos que aseguren su representatividad.

9.8.3 Agua de la red de distribucin

a) Las llaves de las instalaciones del consumidor proveen el medio ms satisfactorio parala extraccin de muestras de la red general de distribucin. Los dispositivosantisalpicaduras, mangueras u otros elementos deberan ser removidos antes delmuestreo; las llaves de combinacin no son recomendadas para el muestreo.

b) Las muestras desde las extensiones de la tubera matriz de la red de distribucingeneralmente son obtenidas desde los grifos o salidas de limpieza.

c) En el caso del muestreo para examen bacteriolgico, tambin se requierenprecauciones especiales como las indicadas en 9.8.1.

9.8.4 Lodos derivados del tratamiento de agua para bebida

La mayora de los lodos obtenidos en el tratamiento de agua para bebida son producto dela accin de sales de aluminio y hierro; sin embargo, algunas plantas de tratamientoproducen lodos biolgicos o lodos derivados del acondicionamiento con cal. Se puede

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requerir su muestreo en los tanques de coagulacin o sedimentacin a diferentesprofundidades y tambin en los tanques de espesamiento.

A menudo es importante examinar muestras de lodo con un mnimo de demora yagitacin, ya que las caractersticas pueden cambiar en minutos en forma significativa.

9.9 Lugares para recreacin

En los lugares para recreacin con contacto directo, formados naturalmente, el muestreodebera realizarse en forma similar a los embalses y lagos (ver 9.5). En las piscinas consistemas de recirculacin, las muestras se deberan tomar al ingreso, a la salida y en elcuerpo de agua.

10 Situaciones de muestreo en la industria

10.1 Agua de alimentacin

Se incluyen, el agua para bebida, el agua de ro y el agua subterrnea, las cualesgeneralmente son homogneas en composicin en un momento dado, aunque ellaspueden variar en calidad con el tiempo. El agua normalmente entra a la fbrica a travs deun sistema convencional de tuberas por lo que no se producen situaciones especiales demuestreo.

En los casos que exista un suministro separado de agua no potable industrial, es necesarioun cuidado especial para asegurar que los distintos sistemas de distribucin estnclaramente identificados y que no haya posibilidad de equivocacin en los puntos demuestreo. Para verificar que un agua es apropiada para propsitos de bebida, deberanexistir instalaciones para el muestreo.

Cuando se requiera informacin sobre la calidad de la mezcla final de una combinacin deaguas, es necesario asegurar que se ha producido un mezclado adecuado antes de extraerla muestra.

10.2 Aguas para el sistema de calderas

10.2.1 Agua de una planta de tratamiento

En la etapa de diseo de una planta de tratamiento se debera considerar cuidadosamentela posicin de los puntos de muestreo y generalmente es necesario incluir instalacionespara extraer muestras en varias etapas del tratamiento, as como en las entradas y salidasde los filtros.

Cuando se presenten slidos en suspensin, las tuberas de muestreo deberan purgarsecompletamente antes de extraer la muestra.

Para evitar prdidas cuando se tomen muestras para la determinacin de gases disueltos,por ejemplo, oxgeno o anhdrido carbnico se requieren tcnicas especiales de muestreo.Si se incluye una torre desgasificadora para la remocin del anhdrido carbnico, el manejo

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subsecuente de las muestras debera evitar la modificacin en la concentracin deanhdrido carbnico. El tubo de muestreo normalmente debera introducirsecompletamente en el cuerpo de agua para as evitar condiciones propias de la superficie.

10.2.2 Agua de alimentacin de calderas y agua de calderas

El agua de muchos puntos de muestreo en el circuito vapor-agua, contendr soloconcentraciones trazas de las impurezas de inters; por lo tanto, se debera tomar especialcuidado para evitar la contaminacin de las muestras en el intervalo entre el muestreo y elanlisis. Los sistemas de muestreo normalmente deberan ser de acero inoxidable y con lasuficiente integridad estructural para soportar las presiones de operacin a que puedenestar sujetos.

El agua que alimenta a una caldera a menudo es una mezcla de agua de alimentacintratada y condensado de retorno, y por lo tanto el punto de muestreo debera ubicarsedespus que se haya producido un mezclado apropiado. Si se va a muestrear agua dealimentacin de una caldera a alta temperatura y presin, a travs de extensos conductosde muestreo, es recomendable, por razones de seguridad, enfriar la muestra en elconducto de muestreo tan cerca como sea posible del punto de muestreo.Adicionalmente, el enfriamiento evita errores debido a la prdida repentina de vapor yminimiza el riesgo de alteracin del contenido de oxgeno resultante de la reaccin en, ocon, las paredes del conducto de muestreo.

Cuando se usan los procesos de desaeracin fsica y qumica, normalmente se requierendos puntos de muestreo; uno para verificar la eficiencia de la desaeracin fsica antes deagregar los productos qumicos y un segundo punto para verificar la eficiencia total de ladesaeracin.

Los puntos de muestreo en la caldera deberan ubicarse de manera tal que se asegure unmuestreo representativo del agua de caldera. Para algunos anlisis, tales como ladeterminacin de metales trazas, los cuales pueden estar parcial o totalmente en formaparticulada, se deberan usar sondas para muestreo isocintico.

10.2.3 Vapor y condensado de vapor

En la industria, es importante controlar la calidad del vapor y normalmente es necesariomuestrear la lnea de retorno del condensado y el vapor hmedo o sobrecalentado bajopresin. Para muestrear el vapor deberan usarse sondas para muestreo isocinticoconjuntamente con un condensador de acero inoxidable, teniendo especial cuidado paraevitar la contaminacin en el intervalo entre el muestreo y el anlisis.

10.2.4 Agua de los sistemas de enfriamiento

Existen tres tipos principales de sistemas de enfriamiento:

a) evaporativo abierto;

b) de paso nico;

c) de circuito cerrado.

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Normalmente, en el sistema evaporativo abierto, se muestrean el agua de entrada (aguade reemplazo) y el agua circulante. Un punto de muestreo se ubica normalmente en lalnea de entrada pero en el caso del sistema mismo de enfriamiento, con el objeto deobtener la informacin requerida, puede ser necesario muestrear en varios puntos, talescomo, a la entrada de la bomba de circulacin, inmediatamente antes de la torre deenfriamiento si se ha usado un tratamiento biocida y, posiblemente, en el tanque de latorre de enfriamiento si se est usando agua con un alto contenido de slidos desuspensin. Idealmente, se deberan usar sistemas de muestreo isocintico.

En los sistemas de paso nico y de circuito cerrado normalmente existen puntos demuestreo, por ejemplo, a la entrada y a la salida en el sistema de paso nico y en unpunto bajo en el caso del sistema cerrado.

11 Efluentes industriales o RILES

11.1 Puntos de muestreo

El muestreo de efluentes industriales debera tomar en cuenta la naturaleza y localizacinde cada efluente individual.

Tambin se debera considerar la posibilidad que la muestra pueda contener aguasservidas domsticas provenientes de la fbrica; si es necesario, el punto de muestreodebera ser elegido de manera que se excluyan tales desechos.

En general, los puntos de descarga de los efluentes industriales pueden ser tuberas dedescarga o ductos abiertos apartados, donde el acceso fsico es difcil y no se dispone deinstalaciones de muestreo. Alternativamente, los puntos de descarga pueden ser de fcilacceso dentro de las instalaciones de la industria. En ocasiones puede ser necesariomuestrear en cmaras profundas y requerir equipo especialmente diseado para tal efecto.Por razones de seguridad, es preferible disear las cmaras en forma tal que se puedarealizar el muestreo sin entrar a la misma.

Si los efluentes se descargan en una laguna o tanque de retencin, entonces el muestreoconstituye una situacin similar a la de los lagos (ver 9.5).

11.2 Naturaleza del efluente

En algunas situaciones industriales (por ejemplo descargas de plantas individuales antesde la dilucin ulterior) se pueden presentar ciertas dificultades especiales debido a lasconcentraciones de algunos constituyentes; en estos casos se requerirn consideracionesindividuales. Ejemplos son la presencia de aceite o grasa, abundancia de slidos ensuspensin, efluentes altamente cidos y gases o lquidos inflamables.

Cuando los efluentes de una variedad de procesos descargan en un conducto matrizcomn, se debe realizar una mezcla adecuada con el objeto de obtener una muestrarepresentativa.

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11.3 Aguas industriales y lodos del tratamiento de efluentes

En el tratamiento de aguas industriales puede producirse una amplia gama de lodosqumicos, por ejemplo lodos que contienen metales txicos o materiales radiactivos ylodos biolgicos de plantas de tratamiento de efluentes, de los cuales puede requerirse unmuestreo (ver 12.1.2). Al realizar el muestreo de tales lodos, se deberan aplicarprecauciones de seguridad adecuadas incluyendo los reglamentos nacionales pertinentes.

12 Aguas servidas y efluentes de aguas servidas

El muestreo de aguas servidas puede ser requerido al momento que las aguas entran a laplanta de tratamiento, as como despus de cualesquiera de las etapas del tratamiento,incluyendo muestras del efluente tratado.

12.1 Seleccin de los puntos de muestreo

12.1.1 Efluentes lquidos

La eleccin de los puntos de muestreo en cada etapa del proceso debera efectuarse demanera cuidadosa, particularmente en el caso de aguas servidas crudas, cuyacomposicin puede variar considerablemente con el tiempo. Las aguas servidas puedenestar en alcantarillas de una gran seccin transversal y su composicin puede variar con laprofundidad y a travs del dimetro de la alcantarilla. Tambin puede ocurrir un mezcladoincompleto de aguas servidas provenientes de diferentes fuentes y puede sedimentar elmaterial suspendido cuando la velocidad del flujo sea lenta. Antes de seleccionar un puntodeterminado, se debera realizar un programa preliminar de muestreo que permitaestablecer estas variaciones y proporcionar los datos para determinar la localizacin de lospuntos del muestreo rutinario. En algunos casos, ser necesario tomar dos o tresmuestras rutinarias en diferentes puntos y mezclarlas para obtener una muestracompuesta.

El material flotante, tal como aceite o grasa, no puede ser muestreadorepresentativamente sobre una base rutinaria, y las muestras generalmente deberantomarse por debajo de la superficie.

Las muestras de aguas servidas se toman frecuentemente despus de los procesos detamizado preliminar y trituracin, de este modo se evita la inclusin casual de grandespartculas en la muestra. Sin embargo, cuando se usen muestreadores automticos, stospueden situarse aguas arriba de los procesos preliminares toda vez que un tamiz o unpequeo macerador sea instalado en la entrada del muestreador para prevenir losbloqueos.

Al seleccionar un punto de muestreo para aguas servidas crudas en la planta detratamiento, se debera considerar la inclusin de licores recirculados dentro de la planta.Idealmente, puede ser necesario tomar dos muestras, una que incluya todos los licoresque representen la carga total de la planta y una que excluya el licor recirculante para daruna medida de la carga de fuentes externas. Si la obtencin de alguna de estas muestras

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no es practicable, puede ser posible calcular la composicin de las aguas servidas a travsde la caracterizacin de los licores por separado y medicin de los caudales respectivos.

12.1.2 Lodos del tratamiento de aguas servidas

Puede ser necesario muestrear los lodos en ciertos estanques, tales como los estanquesde sedimentacin o los estanques de digestin, lagunas o lechos de secado.

Si se van a muestrear los lodos primarios y los lodos digeridos, pueden producirsedificultades considerables debido a la falta de homogeneidad y tambin a la presencia departculas grandes.

En el caso de extraccin de muestras desde una tubera, el conducto de muestreo deberatener un dimetro de por lo menos 50 mm con el objeto de minimizar los bloqueos y lasmuestras deberan tomarse a intervalos frecuentes. Cuando se tomen muestras enestanques, lagunas o lechos de secado, puede ser necesario extraer un gran nmero demuestras en varias posiciones y a distintas profundidades. El acceso a los puntos demuestreo puede ser difcil, en cuyo caso pueden requerirse estructuras especiales.

En todas estas situaciones es recomendable un estudio estadstico para determinar lafrecuencia de muestreo. En el captulo 16 se incluye un ejemplo de estudio estadstico.

13 Aguas pluviales servidas y escorrentas superficiales

Normalmente la descarga de estas aguas ocurre cuando los flujos de los cuerposreceptores son altos y la posibilidad de dilucin es correspondientemente mayor. Sinembargo, por varias razones, los rebalses de las aguas pluviales servidas pueden operar adiferentes horarios por lo que las escorrentas superficiales pueden contaminarse de talmanera que los rebalses puedan representar una amenaza seria para la calidad de un cursode agua, aun bajo condiciones de flujos altos.

El muestreo de estas descargas presenta problemas especiales debido a su naturalezaintermitente y a que la calidad puede cambiar en forma marcada durante el perodo dedescarga. La calidad es peor en el primer flujo de la descarga debido a la limpieza inicial delas alcantarillas y las reas impermeables. Los dispositivos de muestreo automtico queextraen muestras a intervalos regulares y que comienzan a operar a un flujo determinadoofrecen muchas ventajas. Este equipo debera instalarse en un estado defuncionamiento permanente. En muchos casos ser deseable el muestreo de flujoproporcional. Debido a la naturaleza normalmente muy heterognea de las aguas pluvialesservidas no maceradas o no sedimentadas, se incrementa la dificultad para obtenermuestras representativas y la posibilidad de bloqueo de los equipos. Esta heterogeneidaddebera ser tomada en cuenta cuando se seleccionen las tcnicas y el equipo de muestreo.

Durante todo el perodo de investigacin se deberan registrar los datos pertinentes deprecipitacin y temperatura del aire.

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Seccin III: Perodo y frecuencia de muestreo

14 Introduccin

Normalmente se requiere informacin sobre un perodo durante el cual la calidad del aguapuede variar; as, las muestras deberan extraerse en los perodos que representarnadecuadamente la calidad y sus variaciones, con la mxima eficiencia. Este enfoquecontrasta con la eleccin de la frecuencia de muestreo basada ya sea en consideracionessubjetivas o en la cantidad de recursos disponibles para el muestreo y los anlisis. Ambassituaciones pueden conducir a un muestreo totalmente inadecuado o bien, a un muestreomuy frecuente en forma innecesaria.

15 Tipos de programas de muestreo

Existen tres tipos principales de programas. Estos pueden describirse como control decalidad, caracterizacin de la calidad e identificacin de las fuentes de contaminacin (vercaptulo 3). Las mediciones realizadas para el control de calidad pueden emplearse en lacaracterizacin de la calidad y viceversa.

15.1 Programas para el control de calidad

Estos programas generalmente implican el control de la concentracin de uno o msdeterminandos dentro de lmites definidos. Los resultados son requeridos con el objeto dedecidir si es necesaria una accin inmediata. Por lo tanto, la frecuencia de muestreodebera seleccionarse de manera que se tenga una alta probabilidad de detectar lasdesviaciones con respecto a los lmites de control, que ocurran entre medicionessucesivas. Existen dos factores primarios que determinan esta frecuencia:

a) la magnitud y duracin de las desviaciones con respecto a las condiciones deseadas;

b) la probabilidad de ocurrencia de desviaciones con respecto a las condicionesdeseadas.

A menudo, slo se obtendrn definiciones aproximadas de estos factores; sin embargo,estimaciones razonables permitirn obtener valores de trabajo para deducir las frecuenciasde muestreo.

15.2 Programas para la caracterizacin de la calidad

Estos programas ayudan a estimar uno o ms parmetros estadsticos que caracterizan laconcentracin o su variabilidad durante un perodo definido, o ambos. Por ejemplo, elpromedio o la mediana indican la tendencia central de los resultados y la desviacinestndar indica la variabilidad. Se pueden requerir los resultados como parte de unproyecto de investigacin o para caracterizar los determinandos que corrientemente nonecesitan ser controlados o bien, con propsitos de control a largo plazo.

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15.3 Programas para la investigacin de las causas de contaminacin

Estos programas deberan disearse para determinar la caracterizacin de las descargascontaminantes de origen desconocido.

Generalmente se basan en el conocimiento de la naturaleza o naturalezas de loscontaminantes y la coincidencia de la periodicidad de aparicin de la contaminacin y delmuestreo.

Este criterio requiere que el muestreo, en contraste con los programas para calidad, serealice con una frecuencia regularmente superior en relacin a la frecuencia de aparicinde la contaminacin.

El establecimiento de la frecuencia puede ser muy til.

16 Consideraciones estadsticas

16.1 Establecimiento de los programas de muestreo

Los perodos y las frecuencias de muestreo en cualquier programa slo pueden decidirseen forma apropiada, despus de un trabajo preliminar detallado en el cual se requiere unaalta frecuencia de muestreo para proveer informacin que permita la aplicacin detcnicas estadsticas. Si la calidad est sujeta a variaciones, ya sean aleatorias osistemticas, los valores obtenidos para parmetros estadsticos, tales como el promedio,la desviacin estndar, el valor mximo, son slo valores estimativos de los verdaderosparmetros y generalmente difieren de ellos.

En el caso de variaciones exclusivamente aleatorias, las diferencias entre los estimadoresy los valores verdaderos, pueden ser calculadas estadsticamente; las diferenciasdisminuyen en la medida que el nmero de muestras se incrementa.

Una vez que se ha establecido la frecuencia de muestreo, se deberan revisar los datos enforma regular de manera que se realicen los cambios necesarios cuando se requiera. Losnumerales 16.2 a 16.5 indican un ejemplo del enfoque anterior, usando un mtodoestadstico aplicado a un parmetro estadstico, el promedio, y se asume que se aplica ladistribucin normal. La terminologa usada concuerda con la norma ISO 3534, la cualdebera ser consultada para la definicin de los trminos usados.

Para el clculo detallado del promedio en trminos de intervalo de confianza, se deberaconsultar la norma ISO 2602.

16.2 Intervalo de confianza

En la prctica, el intervalo de confianza L del promedio de n resultados, define el rango enel cual cae el promedio verdadero a un nivel de confianza dado.

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16.3 Nivel de confianza

El nivel de confianza es la probabilidad de que el promedio verdadero estar incluidodentro del intervalo de confianza calculado L. Un intervalo de confianza para el valor delpromedio x , de una concentracin, calculada en base a una muestra con n resultados y aun nivel de confianza de 95%, significa que hay 95 oportunidades sobre 100, que elintervalo contendr el promedio verdadero X . En los casos en que se ha tomado unaserie importante de muestras, la frecuencia de casos en los que el intervalo incluir el Xestara cercana al 95%.

16.4 Determinacin del intervalo de confianza y nmero de muestras

Para un nmero n de resultados, tomados al azar, los estimadores del promedio verdaderoX y de la desviacin estndar, , son el promedio, x , y s respectivamente, de acuerdocon la siguiente frmula

( )1

1

2

=

=

n

xxs

n

ii

o bien,nx

x i=

==

2

11

2 11

1 n

ii

n

ii xn

xn

en que:

xi representa los valores individuales.

Cuando n es grande (ver 16.1), s difiere poco del valor verdadero, , y el intervalo deconfianza de x , calculado a partir de cierto nmero n de resultados, es x n/Ksdonde K tiene el valor dado en la tabla a continuacin, dependiendo del nivel de confianzaadoptado.

Nivel deconfianza, %

99 98 95 90 80 68 50

K 2,58 2,33 1,96 1,64 1,28 1,00 0,67

Para estimar el promedio X para un intervalo de confianza dado L, al nivel de confianzaseleccionado, el nmero de muestras necesario es (2 K /L)2. Esto es estrictamenteverdad solo cuando es conocido. Cuando slo se dispone de un valor estimado de s, serequerir un mayor nmero de muestras, aunque esto har una pequea diferencia para elvalor de K, si s est basada en un nmero relativamente grande de muestras.

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16.5 Variaciones aleatorias y sistemticas de la calidad del agua

Las variaciones aleatorias comnmente tienen una distribucin normal o una distribucinlognormal. Las variaciones sistemticas pueden ser tendencias o variaciones cclicas, obien, puede ocurrir una combinacin de ambas. La naturaleza de la variabilidad puede serdistinta para los diferentes determinandos en una misma agua.

Si las variaciones aleatorias son dominantes, los perodos de muestreo en general no sonestadsticamente importantes, aunque s pueden serlo para propsitos de control de lacalidad. Cuando ocurren variaciones cclicas, los perodos de muestreo son importantes yasea para cubrir el ciclo completo o para detectar concentraciones mximas o mnimas deinters. Los perodos de muestreo deberan espaciarse en forma aproximadamenteuniforme en los perodos de tendencia. En cada una de las situaciones anteriores, elnmero de muestras debera ser determinado en gran parte por las consideracionesestadsticas indicadas anteriormente.

Si las variaciones cclicas estn ausentes o son pequeas comparadas con lasfluctuaciones aleatorias, se requerir un nmero de muestras slo lo suficientementegrande para cumplir la incerteza aceptable del promedio de un determinando a un nivel deconfianza dado.

Por ejemplo, si es aplicable la distribucin normal, de acuerdo a lo anterior, el intervalo deconfianza L del promedio de n resultados, a un nivel de confianza seleccionado,est dado por la frmula:

n2K = L

en que:

es la desviacin estndar de la distribucin.

17 Variabilidad anormal

Puede ser necesario incrementar la frecuencia de muestreo mientras persistan lascondiciones anormales, por ejemplo durante la puesta en marcha de un proceso en unaplanta, durante la crecida de un ro o en los momentos de desarrollo importante dealgas.

Al calcular las tendencias a largo plazo, los resultados obtenidos de estas muestrasdeberan usarse slo si se ha tomado en cuenta el incremento en la frecuencia.

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18 Duracin del muestreo y muestras compuestas

Si slo interesa la calidad promedio durante un perodo dado y el determinando es estable,puede ser til que la duracin del muestreo sea extensa y preferiblemente la misma que elperodo de inters. Este principio es similar al de la preparacin de muestras compuestas.Ambas situaciones reducen el trabajo analtico a expensas del conocimiento de lasvariaciones de la calidad.

Seccin IV: Mediciones de flujo y situaciones que justifican las medicionesde flujo para propsitos de calidad del agua

19 Introduccin

19.1 Generalidades

El control de las aguas servidas y el tratamiento de efluentes, y el manejo de la calidad delas aguas naturales usando tcnicas de modelo matemtico, ha incrementado laimportancia de los datos de flujo. Por ejemplo, las cargas de contaminacin no pueden serevaluadas sin mediciones de los flujos. Esta seccin indica los principios relativos al flujoque deberan considerarse al establecer un programa de muestreo. Sin embargo, como lamedicin del flujo normalmente no es realizada por el analista del agua, no se incluyen losdetalles prcticos.

Existen tres aspectos del flujo que requieren ser medidos; stos son:

a) direccin del flujo;

b) velocidad del flujo;

c) caudal.

19.2 Direccin del flujo

En la mayora de los cursos de agua situados tierra adentro, el flujo es evidente por smismo, pero en los canales de navegacin y en los canales de drenaje esto no es siempreas y la direccin del flujo puede variar con el tiempo. El conocimiento de la direccin delflujo del agua subterrnea en un acufero es de primordial importancia al evaluar lasconsecuencias de la contaminacin del acufero y al seleccionar los puntos de perforacinpara el muestreo.

En los procesos de tratamiento, el patrn de movimiento del agua en los estanques afectala mezcla de los contenidos y la sedimentacin de la materia en suspensin, y deberatomarse en consideracin para asegurar la representatividad de las muestras que seextraen.

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En estuarios y aguas litorales frecuentemente es necesario medir la direccin delmovimiento del agua como una parte esencial del programa de muestreo. Tanto ladireccin como la velocidad pueden ser altamente variables, siendo dependientes de lascorrientes mareales modificadas por las condiciones meteorolgicas y otros factores ycondiciones.

19.3 Velocidad del flujo

La velocidad de la corriente tiene importancia:

a) al calcular el caudal;

b) al calcular la velocidad media o el tiempo de recorrido, el cual, para propsitos decalidad del agua, es el tiempo que requiere un cuerpo de agua determinado paramoverse a travs de una distancia dada;

c) al evaluar el efecto de la turbulencia y la mezcla producida por la velocidad, en uncuerpo de agua.

19.4 Caudal

El caudal es el volumen de lquido que pasa por una seccin transversal dada por unidadde tiempo. Informacin sobre el caudal promedio y los caudales extremos, es esencialpara el diseo y operacin de plantas de tratamiento de agua, aguas servidas y efluentes,y para establecer lmites razonables de calidad con el objeto de resguardar los cursos deagua naturales.

20 Justificacin para las mediciones de flujo en el control de calidad delagua

20.1 Cargas de las plantas de tratamiento

Los datos de flujo son necesarios para evaluar la carga contaminante que recibe unaplanta de tratamiento. Esto puede requerir mediciones en los puntos de descarga alsistema de alcantarillado as como en el punto de origen. Si las aguas residuales que van aser tratadas varan con el tiempo en cantidad o calidad, es necesario llevar un registrocontinuo del caudal para obtener un valor estimado confiable de la carga.Frecuentemente, las muestras compuestas se forman mezclando muestras relacionadascon el flujo registrado al momento del muestreo. El costo del tratamiento de los residuosindustriales lquidos descargados en alcantarillas pblicas es proporcional tanto a lacalidad como al volumen del efluente descargado.

20.2 Efectos de la dilucin

Aun cuando exista la posibilidad de dilucin por las aguas servidas domsticas, ladescarga de sustancias peligrosas en las alcantarillas pblicas debera regularse de talmanera que se eviten los efectos adversos sobre las personas, las alcantarillas y los

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procesos de tratamiento. Similarmente, al considerar los efectos probables de unadescarga en un cuerpo de agua natural y los lmites de calidad que es necesarioespecificarle, se debera calcular el factor de dilucin. En estas circunstancias y cuando ladilucin en el sistema por otras aguas es mnima, los datos de descarga son de la mayorutilidad.

20.3 Clculos de los volmenes de flujo

Los clculos de los volmenes de flujo son ampliamente usados para establecer los lmitesaprobados de las descargas y para evaluar los efectos que tienen sobre la calidad, lascaptaciones y crecidas de un ro. Tales clculos son fundamentales para modelar lacalidad en la totalidad de un ro y sistemas de estuario, y frecuentemente se basan en losdatos de la descarga tpica o el flujo promedio de la descarga. Las tcnicas de modelodinmico requieren datos continuos del flujo y cmputos de la frecuencia de los valores deflujo.

20.4 Transporte de contaminantes y tasas de recuperacin

Si la concentracin de un contaminante en una descarga vara con el tiempo, slo sepodr obtener un valor estimado confiable de la dispersin o degradacin delcontaminante, si se conoce la velocidad de transporte del contaminante desde el punto dedescarga. Por lo tanto, el programa de muestreo para un ro o estuario debera tratar demuestrear el mismo cuerpo de agua segn ste se mueva a lo largo del curso de agua.

Cuando un contaminante entra a un ro por un derrame accidental, es de gran valor elconocimiento del tiempo requerido para que el contaminante llegue a los puntos decaptacin aguas abajo, para evaluar los efectos de tal contaminacin.

20.5 Determinandos relacionados con el flujo

Las concentraciones de ciertos determinandos de la calidad del agua, tales como dureza ocloruro, en ciertas circunstancias, se ha encontrado que estn relacionados con lavelocidad de flujo, generalmente sobre un rango limitado. Si se dispone de registrosapropiados, que relacionen los flujos con las concentraciones, se puede hacer unaestimacin de la calidad del agua en relacin a estos determinandos, con slo medir losflujos. Se deberan hacer verificaciones a intervalos determinados con el objeto decomprobar si las interrelaciones continan siendo vlidas.

20.6 Aguas subterrneas

Para una evaluacin confiable de los riesgos de contaminacin de las fuentes de aguassubterrneas y de las velocidades de recuperacin esperadas de las mismas, se requiere elconocimiento de la direccin y velocidad del movimiento de estas aguas. Esta informacindisminuye el costo del muestreo para la evaluacin de la contaminacin de las aguassubterrneas.

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21 Mtodos disponibles para la medicin de flujo

21.1 Las mediciones pueden ser discretas, tales como aquellas realizadas empleandodispositivos flotadores en un estuario o un fluvimetro de lectura directa en un ro, opueden ser continuas, tales como aquellas realizadas por la mayora de los medidores decaudal.

21.2 La direccin y velocidad pueden medirse empleando:

a) flotadores;

b) boyas y derivas;

c) trazadores qumicos (incluyendo colorantes);

d) trazadores microbiolgicos;

e) trazadores radiactivos.

21.3 La velocidad tambin puede medirse empleando:

a) molinetes, del tipo lectura directa o del tipo registrador;

b) tcnicas ultrasnicas;

c) tcnicas electromagnticas;

d) tcnicas neumticas.

21.4 El caudal puede determinarse empleando:

a) mediciones de velocidad, como las indicadas en 21.3, efectuadas en un canal conrea conocida de la seccin transversal;

b) medios mecnicos directos tales como baldes volcadores, medidores de aguaestandarizados u otros;

c) medicin del nivel del agua sobre una constriccin en el flujo, tal como un vertederopara un canal aforado. El nivel puede medirse;

1) visualmente, por medio de una regleta graduada;

2) automticamente, por medio de una boya, cambios en la resistencia elctrica,presin diferenciada, fotogrficamente o acsticamente;

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d) los medios siguientes en una tubera cerrada:

1) diferencias de presin a travs de un Venturi;

2) diferencias de presin a travs de una placa orificio;

3) velocidad de bombeo, multiplicada por la duracin del bombeo;

4) tcnica electromagntica, ultrasnica u otras;

e) el factor de dilucin, efectuando mediciones puntuales de determinandos de lasdescargas en los cursos de agua naturales.

NORMA CHILENA OFICIAL NCh 411/1.Of96

I N S T I T U T O N A C I O N A L D E N O R M A L I Z A C I O N ! I N N - C H I L E

Calidad del agua - Muestreo - Parte 1: Gua para el diseode programas de muestreo

Water quality - Sampling - Part 1: Guidance on the desing of sampling programmes

Primera edicin : 1996Reimpresin : 1999

Descriptores: calidad del agua, agua, muestreo, programas, fuentes de contaminacin

CIN 13.060.40

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