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DIPLOMADO GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS SÓLIDOS, AGUA POTABLE Y
SANEAMIENTO BÁSICO
DIPLOMADO GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS SOLIDOS, AGUA POTABLE Y
SANEAMIENTO BÁSICO
ING JOSÉ ALBERTO GIRÓN ROJAS
DIPLOMADO GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS SÓLIDOS, AGUA POTABLE Y
SANEAMIENTO BÁSICO
EL AGUA COMO EJE PARA EL DESARROLLO Y LA SOSTENIBILIDAD
DIPLOMADO GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS SÓLIDOS, AGUA POTABLE Y
SANEAMIENTO BÁSICO
Crecimiento económico y reducción de
pobreza en los países en desarrollo
Inclusión social para mujeres,
ancianos, minorías y pobres
Sostenibilidad ambiental,
incluyendo la energía sostenible , la agricultura y las
ciudades
EL DESARROLLO SOSTENIBLE IMPLICA:
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SANEAMIENTO BÁSICO
Para países en vías de desarrollo Elaborados por comité de expertos Visión sectorial Primer escalón en el Desarrollo Humano 8 objetivos 27 Metas Indicadores de cobertura
Compromiso de todos los países y de todos los actores Participación de todos los sectores (Academia, sector privado, sociedad civil) Visión integral del desarrollo Desarrollo Sostenible 17 objetivos 169 Metas Indicadores de calidad
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SANEAMIENTO BÁSICO
PLANETA
Acceso a agua potable Acceso saneamiento básico
Tratamiento de aguas
Gestión del agua
Uso eficiente del agua
Resiliencia y adaptación Políticas
públicas
Educación para el cambio climático
Reducción de la contaminación Ecosistemas marinos Acidificación del océano Pesca sostenible
Conservación de ecosistemas Protección de Bosques
Lucha contra la desertificación
Preservación de ecosistemas de montaña
Programas de consumo Gestión
sostenible y eficiente
Disminución desperdicio de alimentos
Gestión de productos químicos
Reducción de basuras
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SANEAMIENTO BÁSICO
Asegurar disponibilidad y
manejo sustentable
de agua y saneamiento
para todos
META 6
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SANEAMIENTO BÁSICO
NUEVOS DESAFÍOS DE LAS MDS
2030 2015
MDS Agua segura
ODS Acceso a fuente segura
100% 95%
65%
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SANEAMIENTO BÁSICO
NUEVOS DESAFÍOS DE LAS MDS
2030
MDS Saneamiento adecuado
ODS Manejo seguro del saneamiento
100%
83%
22%
2015
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SANEAMIENTO BÁSICO
490 Millones Carecen de manejo
seguro de sus
excretas
Carecen de agua
segura
220 Millones 19 Millones Defecación al aire
libre
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SANEAMIENTO BÁSICO URBANO RURAL
Agua Saneamiento
97% 88%
Agua Saneamiento
84% 64%
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Uso de fuentes de AGUA
MEJORADA entre
los MÁS RICOS y los
MÁS POBRES
Bolivia Paraguay Colombia Mexico
84%
95%
38%
56%
80%
21%
74%
47% 54%
89% 88% 85% 87% 95%
41%
76%
Población utilizando Fuente de agua mejorada (%)
en el SECTOR RURAL de
LATINO AMÉRICA
Más pobres
Más ricos
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200 MILLIONES CON SERVICIO DISCONTINUO
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60% Países
desarrollados
18% En Latinoamérica y el Caribe
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
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140 ciudades con CRECIMIENTO ACELERADO
en 20 años
DUPLICARÁN SU POBLACIÓN
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COMPROMISOS DE COLOMBIA: Mitigación
Con cooperación
internacional, la meta
condicionada es del
30%
200
250
300
350
2010 2030
EMIS
ION
ES (M
TON
CO
2EQ
)
2015 2020 Escenario Línea base
2025 Escenario NDC
Meta del 20% de reducciones de emisiones
+33,4 Mton Meta
condicionada
66,5 Mton
Fuente: MADS (2015)
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Fuente: Misión Sistema de Ciudades, Departamento Nacional de Planeación
Cerca del 85% del PIB Nacional se
genera en las ciudades
86%
14%
Para el 2050 la población urbana
alcanzara los 52,6 millones de
habitantes, equivalente al 86% de la
población total proyectada
Aprox. 33% de las emisiones GEI
nacionales (residuos, transporte, industria)
LAS CIUDADES COLOMBIANAS:
SU GESTIÓN FRENTE AL CAMBIO CLIMATICO
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Capacidad de adaptación de los municipios de Colombia al cambio climático: INFORME PREVENTIVO. Procuraduría General de la Nación. 2015. Atendida por 936 municipios (84,9% de los municipios del país)
LAS CIUDADES COLOMBIANAS:
SU GESTIÓN FRENTE AL CAMBIO CLIMATICO
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HERRAMIENTAS PARA LA ACCIÓN CLIMÁTICA LOCAL
Situación frente al clima: escenarios climático de
referencia, escenarios de cambio climático
Cobertura Bosque – No
Bosque, alertas tempranas por deforestación Medidas de cambio climático (adaptación y mitigación)
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Desarrollo bajo en carbono y resiliente al clima
Dllo. rural bajo en carbono y resiliente al
clima
Dllo. urbano bajo en carbono
y resiliente al clima
Dllo. Minero-energético bajo
en carbono y resiliente al
clima
Dllo. infraestructura bajo en carbono
y resiliente al clima
Manejo y conservación de ecosistemas y SE para un dllo. bajo
en carbono y resiliente al clima
Líneas estratégicas
Lín
eas
inst
rum
en
tale
s
Planificación de la Gestión del Cambio
Climático
Información y CTI
Educación
Financiación e Instrumentos Económicos
POLÍTICA NACIONAL DE CAMBIO CLIMÁTICO
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Modificación del clima con respecto a la historia a nivel global o regional durante un período largo de tiempo (decenios o incluso más).
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Cambio en temperatura local
Gestión en sistemas
agropecuarios – mayor seguridad
alimentaria
Planificación del sector de
transporte, vivienda, energía (abastecimiento)
Adaptación en infraestructura
pública y privada: captación de agua
lluvia
Gestión de servicios públicos básicos:
Sistemas de drenaje Pluvial
Periodos de sequia
intensificados “Fenómeno
del niño”
Periodos de lluvia
intensificados “Fenómeno
de la niña”
Adaptación en patrimonio
cultural
Planificación de riesgos
Sistema de Alertas
Tempranas
Biodiversidad como
prestación de servicios
ecosistémicos
ADAPTACIÓN: EN EL CONTEXTO DE CIUDAD
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Consecuencias del Cambio Climático
Consecuencias por aumento de la lluvia (más intenso en La Niña)
Consecuencias por disminución de la lluvia (más intenso en El Niño)
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HUELLA URBANA
Ibagué tiene 0,7 metros cuadrados de áreas verdes cualificadas por cada habitante. La
organización mundial de la salud recomienda que sean como mínimo 10 metros cuadrados
por habitante. Ibagué es la tercera peor calificada en este ítem de todas las ciudades que
hacen parte del Programa Ciudades Sostenibles en Latinoamérica.
0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,0 1,0 2,0 2,0 2,4 2,4 2,8 2,9 3,1 3,4
4,0 4,5
6,4 6,9 7,3
8,7
10,3
12,9
18,7
0,0
4,0
8,0
12,0
16,0
20,0Áreas verdes cualificadas (m2/hab)
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CUAL ES LA HUELLA DE CARBONO EN IBAGUE?
Cada habitante de Ibagué produce 1,8 toneladas de CO2 equivalente cada año,
relativamente bajo. El sector que más produce emisiones es el agropecuario (producción de
arroz y demás cultivos, cambios de uso del suelo) 500 mil toneladas, sigue la producción de
energía y lo consumido para la movilidad (400 mil toneladas de CO2 equivalente por año), el
tercer más aportante es la generación de residuos (200 mil toneladas de CO2 equivalente
por año).
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EMISIONES POR SECTOR
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TRATAMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO
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TRATAMIENTO DE AGUA
Es el conjunto de actividades, operaciones y procesos que tienen como
objetivo producir agua potable para suministrarla a una comunidad
determinada.
TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO
Básicamente existen dos formas ó tecnologías de tratamiento:
- Tratamiento con químicos.
- Tratamiento biológico.
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El tratamiento con químicos involucra las siguientes operaciones y
procesos:
- Cribado – desarenación.
- Medición del caudal del agua cruda.
- Dosificación de coagulante.
- Mezcla rápida y coagulación.
- Floculación.
- Sedimentación.
- Filtración.
- Cloración.
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El tratamiento biológico involucra:
- Cribado - Desarenación.
- Filtración dinámica.
- Filtración en medios gruesos.
- Filtración lenta en arena.
- Cloración.
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La selección de tecnología del tratamiento se
realiza con base en los siguientes criterios:
· La calidad del agua cruda.
· El caudal a tratar.
· Disponibilidad de energía.
· Disponibilidad de recursos para inversión, operación
y mantenimiento.
· Disponibilidad de terreno.
· Disponibilidad de mano de obra calificada para la
operación.
· Disponibilidad de materiales para construcción.
· Aceptabilidad por parte de la comunidad y
autoridades locales.
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TIPOS DE PLANTAS
Las plantas según los procesos que se
realizan en ella reciben distintos nombres.
PLANTAS CONVENCIONALES (O DE
CICLO COMPLETO)
En nuestro país se les llama
convencionales a las plantas en las cuales
se realizan: coagulación, sedimentación,
filtración, cloración, sin precisar sobre el
tipo de instalación existente para cada
proceso. Es el tipo de planta mas
frecuente en Colombia.
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PLANTAS DE FILTRACIÓN EN
MÚLTIPLES ETAPAS
Se denomina así a las plantas en donde
existe filtración lenta en múltiples etapas.
PLANTAS DE FILTRACIÓN DIRECTA
En donde el agua es llevada directamente
a los filtros. Para su aplicación debe
tenerse un agua cruda con turbiedades
muy bajas.
PLANTA DE FILTRACIÓN EN LÍNEA
Se realiza coagulación, filtración y
cloración.
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OPERACIÓN DE
PLANTAS
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SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
Cualquier sistema de abastecimiento de agua a una comunidad, por rudimentario que sea consta de los siguientes elementos:
1. Fuente de Abastecimiento.
2. Obras de Captación.
3. Obras de conducción.
4. Tratamiento del agua.
5. Almacenamiento.
6. Distribución.
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ESQUEMA CONVENCIONAL DE ABASTECIMIENTO
CAPTACIÓN Y TRATAMIENTO PARTICULAR
RECOLECCIÓN DE AGUAS SERVIDAS
DISTRIBUCIÓN
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
PARTICULAR
POBLACIÓN
RIO
CAPTACIÓN
ENTREGA
PURIFICACIÓN
INDUSTRIA
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INVESTIGACIÓN PRELIMINAR
Para el diseño de un sistema de acueducto para cualquier población, por pequeña que sea esta, se requiere de una investigación preliminar con el objetivo de tener en cuenta todos los factores que son determinantes en un proyecto de este tipo. La investigación preliminar involucra los siguientes aspectos:
1. Localización del futuro Proyecto.
2. Vías de acceso, sistemas de comunicación, infraestructura Energética.
3. Organización comunitaria y administrativa de la zona.
4. Número de habitantes y viviendas.
5. Tipo y clase de viviendas
6. Condiciones socio-económicas
7. Posibles fuentes de abastecimiento (Alternativas)
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PARÁMETROS DE DISEÑO • El parámetro fundamental para diseñar un sistema de acueducto , es la población a dotar o número de
habitantes a abastecer y beneficiar. Es importante tener en cuenta que la población actual de cualquier región, se puede obtener mediante entidades públicas como el Dane, planeación etc. Una vez determinada dicha población actual, se procede a proyectar esta mediante fórmulas estadísticas para obtener la población de diseño. Ejemplo:
Calculamos población futura:
Población actual Ibagué aprox. (Pi) = 450.000 Hab.
Período de Diseño Estructura (N) = 20 Años
Rata de Crecimiento Poblacional (r) = 2.2%
Población Futura (Pf)
Aplicamos fórmula proyección población:
Pf = Pi ( 1 + R) n
Reemplazamos,
Pf = Pi ( 1+ 0.022)20
Pf = 450.000 ( 1 + 0.022)20
Pf = 695.393 Habitantes para el año 2024, población con la que se diseña el sistema de abastecimiento de agua potable.
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• Estudio hidrográfico de la cuenca o fuente la cual va abastecer de agua permanentemente el sistema de acueducto, este estudio involucra establecer los caudales máximos, medios y mínimos con el objetivo de evaluar su capacidad para dotar de agua suficiente a un número determinado de habitantes durante un período de tiempo o diseño.
• Establecemos los consumos de agua para el cálculo y diseño de cada una de las estructuras del acueducto:
CONSUMO MEDIO DIARIO (qmd): Dotación*No. Habitantes
86400 Seg/Dia
Dotación según normas= 200 Lt/Hab./día, para uso doméstico
CONSUMO MAXIMO DIARIO (QMD): qmd * 1.20
CONSUMO MAXIMO HORARIO (QMH): QMD * 1.50
• De acuerdo a las condiciones topográficas, y de comportamiento del río, se elije la ubicación y tipo de captación a diseñar ( lateral, de fondo ,lecho filtrante, torres toma, bombeo etc. ). Si la opción de captación elejida es una rejilla lateral o de fondo se
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PARÁMETROS DE DISEÑO
BOCATOMA LATERAL
REJA REJA
CORTE
PLANTA
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• DESARENADOR: El cual tiene como función eliminar las arenas y gravillas que estén en suspensión en el agua. Este procedimiento se realiza en una estructura la cual recibe el agua de la captación y mediante un tiempo de retención Decanta por acción de la gravedad las partículas en suspensión. Esta estructura se diseña con el QMD (Caudal Máximo Diario).
(
Pantalla de
Entrada
Pantalla de
Salida Tapa
CORTE LONGITUDINAL DEL DESARENADOR
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PLANTAS DE POTABILIZACIÓN
Esta consiste en conjunto de tratamientos químicos y físicos mediante los cuales se trata el agua cruda, con el objetivo de volver esta apta para el consumo humano (agua potable), cumpliendo con parámetros de salubridad y calidad exigidos por los entes gubernamentales (ministerio de salud, superintendencia de servicios públicos etc.), una vez llega el agua cruda a la planta de tratamiento esta pasa por los siguientes procedimientos:
• Coagulación: Se llama coagulación floculación al proceso mediante el cual las partículas se aglutinan en pequeñas masas llamadas flóculos. La coagulación y la floculación se utilizan para dar al agua cruda unas características especiales que hagan que las impurezas que contiene se eliminen en un proceso posterior determinado, produciéndose remoción de turbiedad y color. Eliminación de bacterias y virus, destrucción de algas y plancton, y reducción de sustancias productoras de sabor y olor.
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MODELO ESQUEMÁTICO DEL PROCESO DE COAGULACIÓN.
hidrólisis
P. H
P. H
P. H
P. H
P. H
P. H P. H
P. H
P. H
P. H
P. H
P. H
P. H
P. H P. H
P. H
1ª fase 2ª Fase
Partícula negativa
COAGULANTE
3ª Fase
4ª Fase
5ª Fase
Polímero añadido o Formado por el coagulante
P. H= Producto de Hidrólisis Positivamente cargados
Sedimentación Sedimentación
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• FLOCULACIÓN: Es proceso que se realiza inmediatamente después de la coagulación. De cierta manera la coagulación y la floculación son semejantes por ser básicamente operaciones de mezcla, diferenciadas únicamente por la intensidad con que dicha mezcla es realizada, así, la potencia disipada por unidad de volumen en la mezcla lenta que efectúa la floculación es normalmente inferior al 25% de la potencia disipada en un mezclador rápido.
• Tipos de Floculación:
1. Floculación Pericinética: Se presenta en forma espontánea, debido al desplazamiento continuo de las moléculas de agua producido por el movimiento y gravedad o peso de las partículas.
2. Floculación Ortocinética: Debida a gradientes de velocidad inducidos en el líquido por energía mecánica o hidráulica, causando movimiento a las partículas a diferentes velocidades y direcciones.
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• SEDIMENTACIÓN: Es la remoción de los sólidos en suspensión en un fluido por la fuerza de la gravedad. Los sólidos pueden estar presentes en el agua en la forma como ocurre normalmente, como es el caso del limo o arena, o en forma modificada de si estado natural, como resultado de la coagulación y la floculación. Sea cual fuera el origen de las partículas, si son más densas que el agua es mayor su probabilidad de sedimentación dando como resultado un fluido clarificado, y en fondo de los tanques, una suspensión más concentrada que se considera ha sido separa del mismo.
• Hay dos formas de sedimentación:
1. Sedimentación de partículas Simples , que ocurre en los desarenadores, en las cuales se trata de reducir la concentración de partículas de cierto tamaño ( arena 0.015 a 0.15 cm de ø), sin la adición de coagulantes o cualquier otro producto químico, y sin que ocurra cambio de densidad, tamaño o forma de las mismas al desender en el agua .
2. Sedimentación de partículas aglomerables o sedimentación inducida, se efectúa n una planta de tratamiento en unidades llamadas decantadores, las cuales reciben agua previamente coagulada y floculada. Con los procesos precedente, se logra la unión de las partículas coloidales y suspendidas para formar partículas de mayor tamaño capaces de asentarse en el fluido.
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• FILTRACIÓN: Consiste en la remoción de partículas suspendidas y coloidales presentes en la suspensión acuosa mediante su paso por un medio poroso. Excepción hecha de la filtración lenta donde el agua entra a los filtros sin ningún tratamiento de acondicionamiento químico, el agua que se somete al proceso de filtración debe ser preparada mediante uno o varios procesos unitarios tal es el caso de la filtración directa en donde el agua recibe coagulantes y se efectúa la mezcla rápida para encaminarla directamente hacia los filtros, la filtración ascendente y la filtración ascendente-descendente, donde previamente se efectúa mezcla rápida y floculación y la filtración rápida, entendida como el tratamiento convencional, donde adicionalmente a los dos anteriores se realiza la sedimentación como un proceso de separación de partículas.
• El agua que ingresa a un filtro contiene una gran variedad partículas en suspensión, cuyo tamaño varía desde flóculos relativamente grandes, hasta coloides, bacterias y virus con tamaños inferiores 0.0010 micras.
• La filtración es considerada como el resultado de dos mecanismos distintos pero complementarios, primero el transporte de las partículas dentro de los poros y la adherencia a los granos del medio filtrante.
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• Factores que influyen en la filtración:
1. Características de la suspensión.
2. Tipo de partículas suspendidas.
3. Tamaño de las partículas suspendidas.
4. Densidad de las partículas suspendidas.
5. Resistencia o dureza del floc.
6. Temperatura.
7. Potencial “z” y ph.
8. Características del lecho filtrante.
9. Características hidráulicas.
10. Tasa de filtración.
11. Carga hidráulica disponible.
12. Métodos de operación de los filtros.
DIPLOMADO GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS SÓLIDOS, AGUA POTABLE Y
SANEAMIENTO BÁSICO LECHO FILTRANTE
Es el que esta conformado por varias capas de materiales tales como antracita, arena y grava de soporte, los cuales deben de cumplir con las especificaciones técnicas requeridas para cumplir con su tarea de remoción. (ver esquema).
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LECHO FILTRANTE
N. MINIMO
N. MÁXIMO
CORTE
SISTEMA DE DRENAJE
ARENAS
ANTRACITA
DECANTADOR
AGUA DECANTADA
ENTRADA
AGUA PARA LAVADO
TANQUES DE AGUAS CLARAS
DRENAJE
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SANEAMIENTO BÁSICO
MECANISMOS DE TRANSPORTE DE PARTICULAS
PARTICULA
CERNIDO
GRANO
SEDIMENTACION
INTERCEPCION
IMPACTO INERCIAL
DIFUSION
DIFUSION
DIPLOMADO GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS SÓLIDOS, AGUA POTABLE Y
SANEAMIENTO BÁSICO • DESINFECCIÓN: La desinfección se refiere a la destrucción de los organismos patógenos, constituidos por bacterias, protozoarios y virus. Tales microorganismos son capaces de sobre vivir en el agua por días o inclusive por semanas, dependido de factores ambientales, morfológicos y fisiológicos tales como temperatura, ph, oxígeno disuelto, nutrientes existentes etc.
• Se recurre a la desinfección como un proceso complementario.
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• El CLORO: De todos los desinfectantes es el más utilizado, ya que hasta el presente reúne mayores ventajas, con el mínimo de inconvenientes.
DESINFECCIÓN CON CLORO
En condiciones normales de temperatura y presión, el cloro es un gas de color verde, más pesado que el aire por lo cual, en caso de un escape, se deposita en las partes bajas de la zona de desinfección. La inhalación del gas produce graves irritaciones incluso la muerte.
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TANQUES DE ALMACENAMIENTO Y REGULACIÓN.
La función básica de los tanques de almacenamiento y regulación es de almacenar agua en los períodos los cuales la demanda es menor que el suministro, de tal manera que en los períodos en los que la demanda sea mayor que el suministro se complete al déficit con el agua almacenada inicialmente.
En general, se puede establecer que las dimensiones de un tanque regulador se determinan para cumplir las siguientes funciones:
• Compensar las variaciones en el consumo de agua durante el día.
• Tener una reserva de agua para atender los casos de incendio.
• Disponer de un volumen adicional para casos de emergencia.
• Dar presión adecuada a la red de distribución en la población.
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• REDES DE DISTRIBUCIÓN: Se define como el conjunto de tuberías cuya función es suministrar el agua potable a los consumidores de la localidad en condiciones de cantidad y calidad aceptables. La unión entre el tanque de almacenamiento y la red de distribución se hace mediante una conducción denominada línea matriz, la cual transporta el agua al punto o a los puntos de entrada a la red. Hace parte integra del sistema de la rd de distribución, puesto que su diseño depende de las condiciones de operación de la red ( Trazado, caudal y presiones de servicio.
• La red de distribución puede estar conformada por los siguientes tipos de tuberías, según su función y diámetro:
1. Red principal o matriz: tuberías con diámetros mayor o igual 12”, es la red encargada de distribuir el agua en las diferentes zonas de la población y sobre ellas se debe garantizar los caudales y presiones según la norma exigida.
2. Red secundaria: Tubería con diámetros menores a 12” hasta lo mayores o iguales a 4”, se abastecen de las tuberías principales y alimentan las redes terciarias o menores.
3. Red terciaria o menor: Es alimentada por la red secundaria y es la encargada de realizar las conexiones domiciliarias, sus diámetros son menores o iguales a 3”, y el diámetro mínimo depende del uso del agua (comercial, industrial o institucional), pero nunca deberá ser menor 1 ½”.
4. Conexión Domiciliaria: Es la conexión que la red menor se hace a cada predio su diámetro se encuentra entre media hasta 3”, dependiendo del tipo de usuario.