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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

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DIPLOMADO GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS SÓLIDOS, AGUA POTABLE Y

SANEAMIENTO BÁSICO

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SANEAMIENTO BÁSICO

ING JOSÉ ALBERTO GIRÓN ROJAS

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SANEAMIENTO BÁSICO

EL AGUA COMO EJE PARA EL DESARROLLO Y LA SOSTENIBILIDAD

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CONTEXTO MUNDIAL

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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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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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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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Asegurar disponibilidad y

manejo sustentable

de agua y saneamiento

para todos

META 6

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NUEVOS DESAFÍOS DE LAS MDS

2030 2015

MDS Agua segura

ODS Acceso a fuente segura

100% 95%

65%

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NUEVOS DESAFÍOS DE LAS MDS

2030

MDS Saneamiento adecuado

ODS Manejo seguro del saneamiento

100%

83%

22%

2015

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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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CONTEXTO NACIONAL

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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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CONTEXTO LOCAL

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HUELLA URBANA

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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.

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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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MECANISMOS DE TRANSPORTE DE PARTICULAS

PARTICULA

CERNIDO

GRANO

SEDIMENTACION

INTERCEPCION

IMPACTO INERCIAL

DIFUSION

DIFUSION

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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.

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