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Ley de Conservación de la Materia aplicada al medio ambiente (de las Leyes de Murphy) Balance de masas en el punto de lanzamiento
Si el efluente no se mezcla completamente en el punto de descarga:
L m = aUB2/H
(Yotsukura-1968)
Dónde: Lm = distancia desde la fuente a la zona donde la descarga se ha mezclado mezclado bien lateralmente (m) (m) U = velocidad velocidad promedio promedio del del río (m/s) (m/s) B
= ancho ancho prome promedio dio del del río río (m) (m)
H = profundi profundidad dad promedio promedio del río río (m) (m) a = 8,5 para una una descarga descarga lateral y 4,3 4,3 para una descarga descarga en medio medio río
Ley de Conservación de la Materia aplicada al medio ambiente (de las Leyes de Murphy) El balance de masa de la sustancia contam taminant ante en el punto de desc descar arga ga es el sigu siguie ient nte: e: ×
+
×
= (
+
)×
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Ley de Conservación de la Materia aplicada al medio ambiente (de las Leyes de Murphy)
Ley de Conservación de la Materia aplicada al medio ambiente (de las Leyes de Murphy) Para ríos, la ecuación básica bajo condiciones de estado permanente es:
=
∗
∗
=
∗
∗
Dónde: c = concentración del contaminante a cualquier distancia aguas abajo. co = concentración en el río, después de la mezcla en el área de descarga. KT = tasa de pérdida de la sustancia contaminante (T-1). VT = pérdida neta de la sustancia contaminante expresada como una velocidad (L/T), t* = tiempo de traslación asociada a la relación (=x/u) q'1 = pendiente del logaritmo natural del flujo del río con relación a la distancia q1 = pendiente del flujo del río basado en el tiempo de traslación. El cálculo del de sti no de la sustancia contaminante , o la tox icidad de l efluente o efluentes aguas abajo, depende del estimado de la dilución del río y de la tasa de pérdida de la sustancia contaminante.
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Guías para estimar la tasa de pérdida de sustancias químicas y toxicidad aguas abajo En todos los casos, se deberá incluir la dilución en la dirección aguas abajo. Grupo
Guías(1)
Metales pesados
Conservatorio (KT = 0) y aditivo
Toxicidad
Conservatorio (KT = 0) y aditivo
Sustancias químicas orgánicas Conservatorio (KT = 0) y aditivo Solubilidad en agua <1 µg/l Sustancias químicas orgánicas Tasa estimada de pérdida (Ecuación 1) Solubilidad en agua >1 µg/l
Ley de Conservación de la Materia aplicada al medio ambiente (de las Leyes de Murphy) Lo razonab le e s que a s ol ubilidades menore s que 1 µg/l, la sust anc ia quími ca se absorbería a los sólidos por el coeficiente de partición relativamente alto (alrededor de 104-106 l/kg). Asimismo, para tales sustancias químicas, la tendencia general sería biodegradarse o volatilizarse a un grado menor, aunque tales pérdidas ocurrirían en grados variables. Sin embargo, para primeras aproximaciones tales sustancias químicas de baja solubilidad pueden suponerse como conservativas. Destino aguas debajo de una sustancia contaminante descargada: Hay dos s it uac iones en d onde es de inte ré s es timar el de st ino ag uas abajo d e una sustancia contaminante descargada: a.
Hay un punto c rític o de us o del ag ua, aguas abajo de una de scar ga punt ua l y es necesario estimar la concentración en dicho punto (por ejemplo, una toma de agua potable).
b.
Hay v ar ias descar gas de la mis ma sus tanc ia c ontamina nte o v ar ios apor tes de toxicidad a lo largo del río y se tiene que estimar la concentración total o toxicidad total.
El destino de las sustancias contaminantes o mezcla de las mismas, aguas abajo, depende de: Las propiedades del río, tales como profundidad, velocidad y dilución aguas abajo debido a infiltración de aguas subterráneas o afluentes tributarios, Las propiedades físicas, químicas y biológicas de curso de agua, tales como volatilización, biodegradación, o partición a los sólidos suspendidos.
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BALANCE DE MASAS EJEMPLO APLICATIVO
BALANCE DE MASAS EJEMPLO APLICATIVO Características del Sistema Caudal Mínimo DBO5 (N) Factor de corrección para DBO última OD (N) CF (N) Temperatura (T) Elevación (E)
RIO (r)
A.R. Ciudad A (d)
Q río = 3 m 3/s 0 ---
200 l/s 240 mg/l 1.46
Cs 0 25ºC 1000 msnm
0 1x10 8 NMP CF/100 ml 25ºC 1000 msnm
Se pide determinar la longitud de mezcla (Lm) y si con las descargas de aguas residuales de la Ciudad A se afectará el uso de la Ciudad B considerando que en el punto de captación el río es considerado como Clase III (según la ECAs Agua). De sobrepasar los niveles de calidad permisible para un río Clase III cuál o cuáles deben ser las eficiencias de remoción en términos de DBO 5 y Coliformes Fecales de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales -PTAR- a exigirse a la Ciudad A para que cumpla con las normas. El rio tiene 10 m de ancho (b) promedio y la determinación se ha realizado a 0.80 m debajo (H) de la superficie del río. Es decir: b = 10 m y H = 0.80 m.
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BALANCE DE MASAS EJEMPLO APLICATIVO
×
+
×
= (
+
)×
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