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CONTAMINACION DE AGUAS

Ingº Jesús Ormachea Carazas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

CONTAMINACIÓN DE AGUAS

DOCENTE: ING. JESÚS ORMACHEA CARAZAS

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CONTENIDO CONTAMINACIÓN DE AGUAS CAPITULO I ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓN - Generalidades. - Nociones de contaminación ambiental. - Contaminación atmosférica. - Contaminación de los sistemas hídricos. - Contaminación del sistema terrestre.

EL AGUA Calidad y cantidad del agua. Ciclo hidrológico desde el punto contaminación.

de

vista

de

la

FUENTES O SISTEMAS ACUÁTICOS Sistemas atmosféricos o meteóricos: precipitación. - Sistema continental: continental: superficiales superficiales y subterráneas. Sistema marítimo: océanos y mares.

CARACTERÍSTICAS DEL AGUA - Parámetros Físicos. - Parámetros Químicos. - Parámetros Biológicos.

CAPITULO II CONTAMINACIÓN DEL AGUA Agua de lluvia, nieve, escarcha, granizo, etc. - Agua superficial: ríos, lagos, lagunas, embalses, manantiales, galerías y pozos. - Aguas marinas: océanos y mares.

CAPITULO III EVALUACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN - Definición: agua

cruda,

agua blanda o potable, agua negra.

- Contaminación natural: físico, químico, bacteriológico. - Polución artificial desperdicios domiciliarios, industriales, petróleos, agrícola plantas, atómicas y otros.

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CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES Análisis de las aguas residuales. - Comparación de las aguas residuales: Físico, Bacteriológico.

Químico,

- Ciclos: aerobio y anaerobio. - Mecanismos de la polución: zonas y duración. - Disposición de las aguas cloacales: demanda Bioquímica de oxigeno (DBO) y curva de oxigeno colgante y déficit. - Períodos críticos y aumento de caudal.

CAPITULO IV MÜESTREO Y ANÁLISIS - Análisis Físico, Químico y Bacteriológico. Interpretación de la polución. - Composición típica de agua residual doméstica. - Clasificación de los sólidos presentes en un agua residual consideradas proporcionalmente. Resultados de contaminación o polución.

CAPITULO V PROCESOS DE AUTO DEPURACIÓN, PURIFICACIÓN Y TRATAMIENTO. -

Auto purificación de las corrientes de agua, lagos, lagunas, embalses, mares.

- Aireación y filtración del agua. - Desarrollo y clasificación de los métodos de tratamiento de aguas residuales. - Tratamiento previo: Definición y principios. y maquinarias: rejillas, trituradoras, tanques, ■ Equipos desarenadores. - Tratamiento primario: ■ Definición y principios. ■ Unidades y equipos: tanques de sedimentación, tanques, in ■

hoff. - Tratamiento parcial:

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- definición y principios. - Tratamiento secundario y completo: Definición y principios. ■ Unidades y equipos: filtros percoladores, distribuidores, tanques de Aireación, filtros intermitentes de arena, digestores de lodos, sedimentadores finales. - Tratamiento por lagunas de estabilización: ■ Lagunas o estanques aerobias. ■ Lagunas o estanques anaerobias. ■ Lagunas o estanques facultativas. - Reutilización de los afluentes de un tratamiento completo: • Riego o reutilización agrícola. ■ Reutilización municipal. ■ Reutilización industrial. ■ Reutilización en recarga de acuíferos. ■ Desinfección y potabilización. ■ Acondicionamiento y disposición de los sub - productos de los tratamientos: basuras, lodos, gases. ■

CAPITULO VI PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN - Tratar, cambiar o salvar: La economía Vs Ingeniería. - Salubridad en la vivienda. - Composición, recolección, transporte y disposición final de los desperdicios domésticos y de otras actividades.

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CONTAMINACIÓN DE AGUAS BIBLIOGRAFÍA: l. Agua, su calidad y tratamiento. (American Water Works Ass.) UTEHA 1968. 2. Ingeniería sanitaria. Feo Unda Apaza (UTEHA 1969). 3. Tratamiento de aguas. George E. Barnes (UTEHA 1970). 4. Tratamiento general del agua y su distribución. Wolgang Puerschel (Urmo S.A). 5. Arquitectura hidráulica. A. schokitissch. (G. GILÍ S.A.1968) 6. Prospección y explotación de las aguas subterráneas G. Castagny. (ÜMEGA S.A. 197). 7. Water and warte water tecnology. Mark. J. Hammer, (J.WLEY 1977) . 8. Abastecimiento de agua y remoción de aguas subterráneas, Fair Geyer Okun. ( LABOR S.A. 1980). 9. Tratamiento y depuración de las aguas residuales. Metcalft, Eddy. ( LABOR S.A. 1980 ) 10. La contaminación hoy. Eusebi Castellanos. (TEIDE. S.A. 1983). ..... 11. Contaminación Ambiental y América Latina. Zivana Meseldic de Pereyra. Editora Lima. S.A. 1977. 12. Cartilla de saneamiento. Dirección de Ingeniería Sanitaria. 13. Manual de tratamiento de aguas, Hermán E. Hilleboe. 14. Alcantarillado y tratamiento de aguas negras. H.E. Babbit, E.R. Baumann. 15. Manual de Ingeniero Civil. Frederick S. Merritt. 16. Política Mundial del Agua. Ruth Patrick. (El CID EDITORA 1974). 17. Diseño de Lagunas de Estabilización. Ing. Rodolfo Saenz. F. 18. Tratamiento de agua para la industria y otros usos. Eskel Ñordel.

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GLOSARIO DE TÉRMINOS - Ablandamiento.- proceso para reducir la dureza de las aguas. - Absorción.- La incorporación de una sustancia en otras. - Acuífero.- Formación geológica subterránea que contiene agua. - Adsorción.- La adherencia de sólidos disueltos coloides o finamente divididos, a la superficie de cuerpos sólidos con .los que entran en contacto. - Agua Destilada.- Formada por la condensación del vapor de agua. - Agua Natural.- Como se presenta en la naturaleza. - Agua Potable.- Agua adecuada para consumo, cuya ingestión no ocasiona efectos nocivos en la salud. - Agua Pura.- Compuesto químico formado por el conjunto de moléculas, compuestas por dos átomos de H y uno de oxigeno exclusivamente. - Algas.Plantas primitivas, de estructuras simples, generalmente acuáticas y capaces de proporcionarse alimento por la acción de la luz solar. - Bacterias.Organismos unicelulares microscópicos. no necesitan de la luz para su proceso de vida. - Bactericida.- Cualquier agente o sustancia que destruya Bacterias. - Cisterna o Aljibe.- Depósito artificial cubierto, destinado a recolectar agua de lluvia. - Cloro Disponible.- Término usado en la dosificación de cloro o sus compuestos, con relación a su capacidad oxidante total. - Cloro Residual.- Cantidad total de cloro (combinado o libre), que permanece después de su aplicación, al finalizar el periodo especifico de contacto (generalmente 20 minutos). -

Coagulación Química.- Proceso de formación de partículas floculantes(flóculos), resultados de la adición de productos químicos, que absorbe la materia coloidal o finalmente dividida en el agua. - Coloides.- Partículas menores a dos micras de diámetro (micra es la milésima parte de un milímetro). sólidos finamente divididos que no pueden asentarse sino por coagulación o acción bioquímica.

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- Contaminación.- Introducción dentro del agua de organismos potencialmente patógenos o sustancias tóxicas que la hacen inadecuadas para bebidas. - Corrosión.- Es el deterioro o destrucción gradual, por oxidación de una sustancia o materia. - Decloración.- La reducción total o parcial de cloro residual en un líquido. - Demanda de Cloro.- La diferencia entre la cantidad de cloro que se dosifica y la cantidad de cloro residual que permanece al finalizar el periodo especificado de contacto. - Demasías.- Agua excedente en un almacenamiento de capacidad determinada. - Dureza.- Es el término usado para expresar el contenido en el agua de compuestos de calcio y magnesio, causantes de consumos elevados de jabón o incrustaciones en las tuberías. - Eficiencia.- En bombas, es la relación de la energía convertida en trabajo útil para mover el agua, a la energía aplicada la flecha de la bomba. - Flóculos.- Pequeñas masas o grumos gelatinosos formados por un líquido, por la acción de coagulantes. - Galería filtrante.- Tipo de pozo generalmente de desarrollo horizontal, colocado en un acuífero, o bajo el lecho de una corriente o lago. - Gasto o flujo.- En hidráulica termino que significa un volumen de agua por unidad de tiempo, por ejemplo: It /seg., m3/seg. - Hipoclorito de calcio.- Producto obtenido por la reacción del cloro con hidróxido de cal(cal apagada). Ca(OCL)2. Hipoclorito de sodio.- Producto obtenido por la reacción del cloro con el hidróxido de sodio .tiene la formula Na 0 CL. - Hongos.- Plantas que no tienen clorófila, carentes de raíz y hojas, que se desarrollan mejor en ausencia de la luz. - Incrustaciones.- Depósitos causados por sales principalmente carbonadas de calcio y magnesio. - Jagüey.- Depósito cubierto, natural o artificial que almacena aguas de lluvia y de dimensiones mucho más reducidas que un lago. - Noria.- Pozo excavado a cielo abierto, sin el empleo de maquinarias especial y que capta agua poca profundas. - Parásitos.- Organismos que es nutren a expensas de otros

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seres vivos. - Partes por millón (p.p.m.).- Miligramos de alguna sustancia con relación a un litro de agua, término que tiende a desaparecer en su uso, sustituido por miligramos por litro (mg /Lt.). - Patógenos.- Elemento y medios que originan y desarrollan las enfermedades. - P.h..- Es la expresión quo indica el grado de acidez y alcalinidad. Ejemplo el valor 7.0 es neutro, valores superiores son alcalinos o inferiores ácidos. - Piezométrico.- Relativos a cargas de presión en el funcionamiento hidráulico de tuberías. - Polución.- En el agua cuando se mezclan en ella aguas servidas, liquido, suspensión y otras sustancias, en cantidad tal, que alteran su calidad volviéndola ofensiva a la vista, gusto y olfato. - Potabilización.- Serie de procesos para hacer el agua apta para bebida. - Pozo.- perforación hecha generalmente con maquinarias especial, que capta aguas profundas. - Pre y post cloración.- termino que se refiere únicamente al punto de aplicación del cloro, dentro de algunos tratamientos. - Presión.- Es la carga o fuerza total que actúa sobre una superficie. En hidráulica expresa la intensidad de fuerza por unidad de superficie, por ejemplo: Kg/cm2, Lb / plg2 etc. - Presión negativa.- Viene hacer una presión menor a la atmosférica. - Succionador o aspirador.- En hidráulica, dispositivo en la cual la carga de velocidad del agua se aumenta, creando un vacio parcial. - Vertedor.- Abertura de forma regular, a través del cual fluye el agua. Zeolitas.- Compuesto Químico, natural o artificial, que fácilmente cambia su composición, de acuerdo a la concentración de sustancias químicas en solución con las que está en contacto, se usa en procesos de ablandamiento de

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agua


.

El agua elemento vit al

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CAPITULO I ORIGEN DE LA CONTAMINACIÓN - INTRODUCCIÓN.- Desde algunos años, las naciones unidas han venido confrontando los daños que causa a la humanidad la contaminación en que vivo el hombre, haciendo ver que el desarrollo tecnológico acarrea efectos negativos a la especie humana. NOCIONES DE CONTAMINACIÓN AMBIENTAL.- Sabido es que la contaminación (presencia de sustancia o energía con efectos nocivos), afecta biológicamente por igual al hombre, a los animales y a las plantaciones, amén de las pérdidas materiales, pero más visibles son éstas últimas (pérdidas y gastos, porque su costo se nota inmediatamente, mientras que los daños en los seres vivos son cubiertos por otros parámetros. La contaminación ambiental no tiene fronteras .La atmósfera es única, las aguas son internacionales en su mayor parte y los alimentos producidos sobre tierras lejanas pasan de una parte del mundo a la otra.

FUENTES DE LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Dentro de las fuentes se tiene: 1. Contaminación del aire o atmosférica. 2. Contaminación del agua o de los sistemas hídricos. 3. Contaminación del suelo o de los sistemas terrestres. 1. CONTAMINACIÓN DEL AIRE O ATMOSFÉRICA.- Los diferentes fenómenos naturales pueden reducir o inyectar en la atmósfera una cantidad elevada de materiales que normalmente se encuentran en niveles bajos. 1.1. FUENTES DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.- Dentro de ellos Se tiene:

a) Por efecto de la naturaleza -

Erosión del suelo – polvo (tierra, rocas). Incendio: humos y gases. Volcanes: cenizas, humos y gases. Descarga eléctrica: ozono, óxidos, de nitrógeno, iones. sal marina organismos vivos: polen, escorias, microorganismos, insectos, restos de descomposición. - Radio - actividad: predomina el radón con sus derivados.

b) Por efecto de la actividad humana

- Doméstico: desechos de basurales, polvo y humo. - Tránsito: productos de los combustibles. - Industrias: desperdicios de los combustibles, metales pesados, gases, polvos, aceite, etc. - Minas: depende de la mina, puede ser petróleo, humo de fundición, escorias. - Agricultura: pesticidas, fertilizantes, solventes, polvo, estiércol y desperdicios agropecuarios . - Radioactividad: desperdicio:; de bombas nucleares y de otras instalaciones.

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- Bióxido de carbono: como el problema mundial. - Rasura cósmica.

2. CONTAMINACIÓN DEL AGUA O DE LOS SISTEMAS HIDRICOS. Es una parte de la contaminación ambiental, donde el agua es un Elemento vital y de amplia utilización, y del cual depende la Salud. El hombre necesita para beber 1.5 litros diariamente. Desde la antigüedad el hombre se ha preocupado de proteger su calidad, son muy antiguas las reglas de construcción para el tratamiento y purificación del agua y su protección contra La Contaminación.

2.1. FUENTES DE CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS Dentro de ellos se tiene los siguientes:

a) Por efecto de la naturaleza

- Erosión del suelo: polvo, minerales del suelo. - Descomposición de materiales orgánicas: hojas, cadáveres. - Plantas y animales: micro - organismos, parásitos e insectos. Radioactividad: uranio y sus derivados.

b) Por efecto de la actividad humana - Domestico: detergentes, desperdicios, microorganismos, parásitos. - Industrias: depende de la producción Industrial - Transito: derivados de petróleo, adición, a los lubricantes, plomo. - Minas: dependo del tipo de producción. - Agricultura: pesticidas, fertilizantes, ácidos, desinfectantes, escorias básicas, excremento de los animales, desperdicios agropecuarios. - Radioactividad: exploraciones nucleares, desperdicios de las fábricas laboratorios y minas nucleares. En las aguas contaminadas existen un mundo de microorganismos, los cuales ocasionan las llamadas epidemias hídricas en los EE.UU., en los primeros 50 años del presente siglo, se han presentado 40 epidemias hídricas con 13,000 enfermos y 200 muertos. Por las aguas contaminadas se pueden transmitir las enfermedades siguientes: - Bacterias.- cólera, disentería basilar, enfermedades de cerdos, fiebre de lodo. etc. Fiebre tifoidea, varicela. - Helmintos.enfermedades por gusano, enfermedades de equinococosis, esquisto soniasis. - Protozoarios.- disentería amoblaría. - Virus.- hepatitis, infecciosa. - Grupo 2.- enfermedades diarreicas. - Grupo 3.- gripe del diablo (pleurodinia) parálisis infantil (Poliomielitis).

3. CONTAMINACIÓN DEL SUELO O DE LOS SISTEMAS HIDRICOS

El lugar sobre el cual habitamos también se ve contaminada, de acuerdo a lo cual pueden dividirse en: - Suelos ácidos.- los suelos ácidos contienen ácidos húmicos y derivados de rocas magnéticas.

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- Suelos alcalinos.- mientras que son en general compuesto calcáreos.


los

suelos

básicos alcalinos

3.1 FUENTES DE LA CONTAMINACIÓN DEL SUELO dentro de ellos se tiene:

a) Por efecto de la naturaleza - Composición del suelo.- minerales y metales pesados, microorganismos.

b) Por efecto de la actividad humana - Domestica: basurales y polvo, materiales en descomposición, parásitos. - Industrias: depende de la actividad industrial. - Minas :depende de la explotación minera - Agricultura: partículas y fertilizantes ácidos, bases, desinfectantes, microorganismos, parásitos. - Radioactividad: en general depende de la sedimentación del aire o precipitación con las aguas. AGUA.- El agua es un elemento indispensable para la vida cubre casi cuatro quintas partes de la superficie terrestre y en el hombre representa aproximadamente el 70% del peso total de su cuerpo. El hombre la utiliza como elemento para su nutrición, sea como bebida o como integrante de alimentos, 1a requiere para el lavado de trastes y ropa, 1a exige para el baño y dispone de ella para alejar sus desechos, proporcionar comodidad y resolver numerosos problemas de su vida cotidiana, produciendo electricidad y vapor .pero la salud humana depende no solo de la cantidad, sino también de la calidad del agua que utiliza. Según la organización mundial de la salud, casi la cuarta parte de las camas disponibles en todo los hospitales del mundo están ocupados por enfermos cuyas dolencias se deben a la insalubridad del agua. ROL DE LA CAPA DE OZONO EN LA ATMOSFERA . Una preocupación es el cambio en la capa de ozono (03) en la alta atmósfera la cual absorbe y protege la vida terrestre de los rayos ultravioleta que puede dañarla. Esta capa podría ser destruida a través de gases tales como los "freones" de nombre químico: floroclorometanos. Estos gases son inertes en la naturaleza (atmósfera) pero llegando hasta la capa de ozono y expuesta a los rayos ultra violetas se descomponen liberando el cloro que reacciona con el ozono destruyendo esta capa protectora. Debido al crecimiento de la utilización de estos gases ,se han notado su acumulación en la alta atmósfera, causando preocupación para la vida terrestre . Estos gases que son bases de los "Spray" tienen una enorme. Utilización y se intentó reemplazarlo con el butano, pero éste Tiene el inconveniente de ser inflamable, y el cloruro de vinilo que podría usarse es venenoso y cancerígeno. Los óxidos de nitrógeno de combustión o fertilizantes también atacan la capa de ozono.

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PARTES DE LA ATMOSFERA Definición.- La atmósfera es una masa gaseosa que envuelve a la

tierra en su diferentes capas y cumple las funciones, conserva vida de todo los seres ,porque contiene diferentes elementos como: oxígeno, nitrógeno y otros elementos que pueden ser favorables y desfavorables para la vida. La atmósfera se encuentra dividida en las siguientes capas y son: 1. Troposfera.- con una altura de 12 km. En los polos y en el Ecuador 18 km. Tomando como promedio 15 km. ésta área a la superficie terrestre donde ocurren fenómenos meteorices acuosos, nubes, relámpagos, cambios de temperatura .entre la troposfera y la estratosfera existe una línea divisora que es la tropopausa en donde los fenómenos meteóricos terminan. 2. Estratosfera.- con una altura desde los 15 km. a 30km. en donde existe dos capas, una de ellas es capa de sulfato (so3) de 5 km. de espesor, está cerca de la tropopausa la otra es de ozono (03) capa de los sulfatos, es producto de Las precipitaciones donde se juntan todas las sales C0, C02 ósea los polvillos, finillos y esta capa tiene la función invernado artificial, donde ocurre el ocurre el famoso osmosis y combustión media originando cambios de temperatura. La capa de ozono tiene una altura aproximadamente de 30 a 35 km. ésta capa no permite el paso de los rayos ultravioleta y de la radiación de la vida láctea. Entre la estratosfera y mesósfera existen otras capas denominadas estratopausa. 3. Mesósfera.- se encuentra entre 30 a 75 km. capa muy importante que contiene gases raros en los que los meteoritos que ingresan a la atmósfera en la cual se disipan y los aerolitos que ingresan se gasifican. 4. Ionosfera.- se encuentra entre los 75 a 575 km. en donde existen muchas capas, la mesopausa está cerca de la línea divisoria, en esta capa se producen las auroras. 5. Exosfera.- capa divisoria ionosfera y a partir de ella la capa en donde los rayos rebotan. 6. Magnetósfera.- capa magnética terrestre , en donde la atmósfera es un escudo de aire intangible e invisible que envuelve a la tierra y la protege de los rayos del sol ,y de la mayoría de las radiaciones cósmicas volatizando casi todo los meteoritos antes de que alcancen.

CALIDAD Y CANTIDAD DEL AGUA Calidad.- Para que el pueda considerarse apta para la bebida y reúna Las características como salubridad, color, olor, etc. Y

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aseguren su inocuidad o en otros términos garantice su potabilidad, debe cumplir ciertos requisitos o normas que conciernen a las características físicas, químicas, y Bacteriológicas. CARACTERÍSTICAS O PARÁMETROS FÍSICOS Son las que más impresionan al pueblo consumidor; sin embargo, tiene menor importancia desde el punto de vista sanitario, ellos son: color, temperatura, olor, sabor y turbiedad . Color.- Es la impresión ocular, producida por las materias en el agua; precisa distinguir el color aparente y el color verdadero. El primero resulta ligado a la turbiedad, el color verdadero depende de las sustancias minerales disueltas, especialmente sales de hierro y manganeso y materiales coloidales de naturaleza orgánica, el agua debe ser incolora. Turbiedad.- La turbiedad del agua se debe esencialmente a materias en suspensión tales como arcilla y otras sustancias inorgánica finamente divididas o materias similares y organismos microscópicos. Las aguas turbias tienen desagradable presentación estética y son rechazadas por el consumidor. Se elimina la turbiedad a través de tratamientos especiales (coagulación, sedimentación, y filtración).

Olor y Sabor Olor.- Es la impresión producida en el olfato por materias

Volátiles contenidas en el agua. Sabor.- Es la sensación gustativa que producen las materias Contenida en el agua. Los sentidos del gusto y del ol fato aunque distintos, están Intensamente relacionados; referente al agua, mucho de los llamados sabores son en realidad olores. Temperatura.- La temperatura del agua en verano debe ser Inferior a la temperatura ambiente, y en invierno debe ocurrir lo contrario. Se estima que una temperatura del agua entre: 5°yl5°C es agradable al paladar.

CARASTERISTICAS O PARÁMETROS QUÍMICOS

Las sustancias minerales contenidas en el agua deben quedar comprendidas entre los limites que la experiencia ha encontrado necesario o tolerable para el consumo humano, las cuales en su mayor parte sido fijados por normas. Las cantidades máximas de sustancias químicas en disolución que permitan las normas para agua potable son:

SUSTANCIAS Fenol

Arsénico Selenio

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LIMITE

MAXIMO

0.001 p.p.m. (compuesto De férrico en términos de Fenol) 0.05 p.p.m. 0.05 p.p.m.

ácido


Cromo Hexavalente Plomo Fe y Mn. Flúor Cobro Zinc Magnesio Cloruros Nitrógeno


0.05 p.p.m. 0.10 p.p.m. 0.30 p.p.m. 1.50 p.p.m. 3.00 p.p.m. 15.00 p.p.m. 125.00 p.p.m. 250.00 p.p.m. 20.00 p.p.m.

El residuo total disuelto en el agua no debe exceder de 500 p.p.m., pero en caso de no disponer de fuentes de mejor calidad se podrán aceptar hasta 1500 p.p.m. siempre que la autoridad sanitaria lo acepte. El agua tratado debe cumplir los siguientes requisitos: a) La alcalinidad determinada con fenolftaleína como indicador y expresada en carbonato de calcio, no excedente de 15 p.p.m. más 0.4 veces la alcalinidad total (ésta condición limita el PH a 10.6 y a 2 5°C). b) La alcalinidad en carbonato normal expresada en p.p.m. de carbonato de calcio no deberá exceder de 120 p.p.m. la alcalinidad en carbonato normal es función de la concentración de iones hidrógeno y de la alcalinidad total y para que no exceda su valor de 120 p.p.m. debe mantenerse la alcalinidad total dentro de los límites indicados en las tablas siguientes ,para valores de PH respectivo:

Valorea de PH

Limite para alcalinidad total

p.p.m. como: Ca CO J 0.0 a 9.6 400 9.7 360 9.8 300 9.9 260 10.0 2 30 10.1 210 10.3 100 10.4 170 10.5 a 106 106 Estos valores se determinan con el agua a 25°C las sustancias minerales en lo posible deben tender a una agua estable es decir que no sea corrosiva ni incrustante. Pureza.- es el contenido de sales de calcio y magnesio, pero está constituida, además por sales de Fe, Mn, Cu, Ba, Zn, Pb, las cuales se encuentra en pequeña proporción y por tanto no se considera desde esto punto de vista. Según el contenido de Ca y Mg, la artificialmente como sigue: - Agua blanda, dureza hasta - Agua moderadamente duras, entre

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dureza

se

clasifica

50 p.p.m. 50 a 150 p.p.m.



- Aguas duras entre 150 a 300 p.p.m. - Agua muy duras, sobre 300 p.p.m. Entre los inconvenientes que presenta la dureza se destacan: a) Mayor consumo de jabón. b) Alteraciones de los procesos industriales. c) Incrustaciones en cañerías de aducción. d) Incrustaciones en calderas y alimentadores de agua caliente. e) Incrustaciones en utensilios de cocina (sarros). La acidez.- se refiere al contenido ion H+ en el agua. El agua se disocia débilmente en ion H+ y ion OH-, existiendo una relación constante entre ellos y la cual es función de la Temperatura. Para el agua destilada o neutras, PH=7;si el agua tiene un PH inferior a 7 es acida y si es superior es básica . La acidez tiene gran importancia en todos los procesos de tratamiento además tiene una función fundamental en el aspecto corrosivo o incrustante del agua .

CARACTERÍSTICAS O PARÁMETROS BACTERIOLÓGICOS

Las condiciones bacteriológicas del agua son fundamentales desde el punto de vista sanitario el agua debe estar exenta de gérmenes patógenos de origen entérico y parasitario intestinal, que son los que pueden trasmitir enfermedades como por ejemplo: salmonellas, shigellas, ebarthallas, ambas, etc. Su hallazgo no es solamente difícil, sino dudoso que pueda encontrarse en la muestra. El examen bacteriológico tiende a mostrar la contaminación fecal o presencia de los gérmenes del grupo coliforme. Por coliforme se conocen todas aquellas entero bacteriáceas que fermentara rápida y precozmente la lactosa con formación de ácido y gas. Para que el resultado del examen bacteriológico del agua de consumo tenga valor, debe reu ni r 4 requisitos fundamentales: a) Las muestras tienen que recogerse en forma correcta. b) Debe tomarse un número de muestras que sea representativo es decir que el # de ellas sea función de la población servida por el servicio. c) Que las muestras reflejen la calidad real de las aguas entregadas al consumo. d) Que el análisis bacteriológico sea realizado por servicios estatales o laboratorios componentes.

NORMAS DE CALIDAD

Tabla de caracteres: Físico, Químico y bacteriológico que debe satisfacer el agua potable para el consumo humano (según el reglamento federal de la dirección de ingeniería sanitaria, sobre obras de provisión de agua potable). PH Físicos.- Turbiedad máxima: 10 (escala de Sílice )

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de 6.0 a 8.O


Inodora. Sabor: agradable. Color máximo: 20 (escala; platino - cobalto).

Químicos. - Nitrógeno(N)amoniacal, hasta: 0.50 - Nitrógeno(N)proteico, hasta: 0.10 - Nitrógeno(N)de nitritos(con análisis bacteriológico ,hasta : 0.05 - Nitrógeno (N) de nitratos, hasta : 5. 0 0 - oxigeno(O)consumido en medio ácido, hasta: 3.00 - Sólidos totales, de preferencia hasta: 500.00 Pero tolerándose hasta: 1000.00 - Alcalinidad-total, expresada en CaCo, hasta: 400.00 - Dureza total, expresada en Caco, hasta: 300.00 - Dureza permanente o de no carbonato ,expresada en CaCo, hasta:(en aguas naturales) 150.00 - Cloruros, expresado en Cl, hasta: 250.00 - Sulfato, expresado en Mg, hasta: 125.00 - Zinc, expresado en(Zn),hasta: 15.00 - Cobre, expresado en(Cu): 3.00 - Fluoruros, expresado en(Fl), hasta: 1.50 - Fierro y manganeso, expresado en(Fe, Mn)hasta: 0.30 - Plomo expresado en(Pb),hasta: 0.10 - Arsénico, expresado en(As),hasta: 0.05 - Selenio, expresado en(Se),hasta: 0.05 - Cromo Hexavalente, expresado en(Cr),hasta: 0.05 - Compuestos fenólicos, expresado en(Fenol)hasta: 0.001 - Cloro libre, en aguas cloradas, no menor de: 0.20 - Cloro libre, en aguas sobre cloradas, no menos de: 0.200 ni más de: 1.000

aceptable

BACTERIOLÓGICOS

El agua potable estará libre de gérmenes patógenos procedentes de contaminación fecal humana. Se considerará que una agua está libre de esos gérmenes patógenos cuando la investigación bacteriológica de cómo resultado final: a) Menos de (20) organismos de los grupos : COLI y COLIFORME por litro de muestra, definiéndose como organismos de los grupos COLI y COLIFORME todos los bacilos aeróbicos aerobios y/o anaeróbicos facultativos, no esporógenos, negativos, que fermentan el caldo lactosado con formación de gas. b) Menos de (200) colonias bacterianas por mililitro de muestra, en la placa de aguas incubadas a 37°C por 24 horas. c) Ausencia de colonias bacterianas licuantes de la gelatina cromógenas o fétidas, en la siembra de un ml. De muestra en

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gelatina incubada a 20°C por 48 horas.

Población Servida

2.500 o menos: 10,000 o menos: 25,000 o menos: 100,000 o menos: 1000, 000 o menos: 2000, 000 o menos: 3000,000 o menos:

N° Mínimo de Pruebas Mensuales 1 7 25 100 300 390 4 50

Los métodos que se usan para las investigaciones físicas, químicas y bacteriológicas anteriores serán los que fijo la secretaría de salubridad y asistencia, o los que sugiera la Organización Mundial de la Salud (0.M.S .).

TOMA DE MUESTRAS MUESTRA. PARA. ANÁLISIS BACTERIOLÓGICO.-

En general se usan frascos de vidrio de 100ml. boca ancha y tapón esmerilado; a los frascos perfectamente limpios y taponados ,se les cubre el tapón y cuello con papel manila o papel aluminio preparadas en ésta forma se esterilizan, si se sabe o se sospecha que el agua contiene cloro, se ponen unos cristales de triosulfato de sodio en los frascos antes esterilizados o antes de esterilizarlos este producto detiene la acción bactericida del cloro. Después de tomar la muestra, los frascos se colocan en cajas con hielo y se transportan al laboratorio lo antes posible para evitar errores en el resultado (24 horas como máximo). MUESTRA PARA ANÁLISIS QUÍMICO.- Se necesita cuando menos 3 litros de agua, puede usarse cualquier envase de vidrio, asegurándose que esté escrupulosamente limpio el tapón de hule o corcho, se cubre con papel celofán antes de colocarlo, para evitar que entre en contacto directo con el agua antes de tomar la muestra el envase se enjuaga varias veces con el agua que se va a analizar. En muchas ocasiones, no basta una sola muestra, a veces se hace necesario tomar varias del mismo abastecimiento en distintos lugares e inclusive a diferentes horas del día. Al frasco con la muestra se le pone una etiqueta anotando lecha, localidad, entidad federativa, sitio donde se toma la muestra, naturaleza de la fuente (arroyo, lago, hidrante etc.)temperatura del agua y del ambiente, etc. Ahora llevar la muestra lo antes posible al laboratorio. 1).- Si la muestra se toma de una casa o edificio, primero flamear la boca de la llave pa ra matar gérmenes que contenga, luego déjese escurrir libremente el agua por un tiempo y llénelo al frasco de agua, sin pegarlo a la llave. 2).- si la muestra se toma de una corriente, sumergir el frasco hasta una profundidad de 15 cm. Con la boca puesta en dirección contraria a la corriente para evitar entrada de agua que ha estado en contacto con la masa.

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Flamear la llave antes de tomar la muestra.


Frasco de 100 c.c con boca para ta ón esm esmerlla erllado do..

CANTIDAD DE AGUA Una de las preocupaciones de las autoridades encargadas es fundamentalmente la de dotar agua a una población y el verificar el servicio fundamentalmente la fuente de abastecimiento es capaz de satisfacer el consumo de esa población, tanto en el presente como en el plazo de previsión que se estima en 20 años .el consumo de agua de una comunidad puede clasificarse en forma convencional en 4 grupos: - Doméstico. - Público. - Pérdidas. - Industrial.

CICLO HIDROLÓGICO DESDE EL PUNTO DE VISTA DE IA CONTAMINACIÓN Se refiere al movimiento de las aguas dentro de la naturaleza por efecto de la radiación solar, que comienza con La evaporación en el mar, luego la condensación, después la precipitación en forma de lluvia, al llegar a la superficie terrestre, parte se escurre hacia los mares u océanos y el resto se infiltra para formar las aguas subterráneas y finalmente llegar al océano. Las aguas de lluvia, a su paso por la atmósfera, absorben bióxido de carbono y otros gases que pueden hacerla acida y aún corrosiva, pero están menos expuestas a contaminación con bacterias y parásitos. Aún recogiéndose. de buena calidad, no constituyen fuentes de aprovechamiento constante, por lo cual deben colectarse en época de lluvia y almacenarse durante la sequia. El agua de mar con alto contenido de sal se encuentra también contaminado debiendo para su uso tratársele por medio La evaporación artificial. FUENTES O CAPTACIÓN DE SISTEMAS ACUÁTICOS SISTEMAS ATMOSFÉRICOS O METEORICOS (Lluvias) Precipitación.- En ciertos casos en que no se dispone de agua subterránea susceptible de ser captada económicamente para la zona rural o es prohibitiva la utilización del agua superficial por la distancia de conducción o costo de la instalación se recurre al agua de lluvia. El agua pluvial a su paso por la atmósfera arrastra polvo y disuelve gases tales como anhídrido carbónico, oxigeno y otros que la hacen corrosiva, pero no se contamina prácticamente por

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bacterias y parásitos Siendo el agua de lluvia de buena calidad y como no es constante durante el año, por lo que se debe almacenar en época de lluvia para ser usada en época de sequía y al almacenar puede, sufrir contaminación, por lo que hay que extremar las precauciones en éste sentido. Techo

En corrientes superficiales Re ill ill Table estacado

Tanque de almacenamient

Canal de desviació

Captación de aguas de lluvia

toma indirecta por bombeo Nivel variabl

Captación de aguas de lluvias

Nivel variable

Table estacado

bomba Plantilla de canal

Nivel constant

Loma directa por bombeo

Toma por gravedad Atraque de

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Cisterna sanitaria con filtro de agua

CAPTACIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA (MANANTIALES)

a) En ladera

b En lano lano o llano llano

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OBRAS DE CAPTACION

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SISTEMA CONTINENTAL AGUA SUPERFICIAL La provisión de agua innocua y satisfactoria para una población proveniente de una fuente superficial es un problema bastante serio, ya que por razones económicas no es posible construir una pequeña planta de tratamiento de acuerdo con las técnicas requeridas para tal efecto. Sin embargo se darán algunas soluciones y aunque hay gran probabilidad de que la operación y mantenimiento del sistema sea defectuosos, de todos modos el agua tratada será de superior calidad a la que consume la población sin tratamiento previo. El agua superficial para consumo de la población proviene de ríos, acequias, canales etc. Como primera medida sanitaria debe evitarse la contaminación de la fuente, en especial la proveniente de heces humanas y residuos industriales. El agua superficial se puede clasificar en:

a) Agua clara b) Agua turbia. Ambas aguas son sospechosas de estar contaminadas y es casi una certeza cuándo atraviesan centros poblados. El agua clara se puede utilizar previa filtración desinfección. Según sea el tipo de contaminación podría suprimirse la filtración. El agua superficial turbia necesita ser decantada, filtrada y desinfectada. La decantación se puede realizar mediante recipientes por gravedad hasta que se clarifique o por medio de el jugo proveniente de la maceración de algunos cactos, especialmente tallos y hojas de tunas, el cual se mezcla con el agua, se agita y se de ja reposar.

Deshielo

EMBALS

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AGUA SUBTERRÁNEA .- Existen 2 posibilidades para abastecer de

agua a la población. 1. Manantiales. 2. Norias y Pozos sanitarios. 1. Manantiales.- Proviene de cursos de agua subterránea que afloran a la superficie, por fallas o accidentes de estratos impermeables. Generalmente se piensa que el agua de un manante no se contamina lo cual es un error. 2. Norias y pozos sanitarios.- Las norias o pozos sanitarios consiste en excavaciones efectuadas en el terreno que penetra en el acuífero y el agua se extrae a través de bombas apropiadas.

SISTEMA MARÍTIMO Océanos y Mares. - Hasta la fecha no se ha logrado en forma satisfactoria la potabilización de agua de océanos y mares. Los sistemas actuales para potabilizar el agua puede agruparse en 6 métodos: 1. Destilación. 2. Electrodiálisis. 3. Separación por congelación. 4. Osmosis invertida. 5. Intercambio iónico. 6. Extracción por disolventes. 1. Desalación por Destilación.- El agua salada se coloca dentro de un recipiente para ser hervida o evaporada, se conduce a otro recipiente donde se condensa el agua pura. 2. Desalación por Electrodiálisis.- El agua salina se divide en 2 corrientes separadas por membranas delgadas de plástico. La mitad de las membranas son permeables a los seres positivos y repelen a los seres negativos, mientras sucede lo contrario en la otra membrana. 3. Desalación por el sistema de separación por congelación.Donde el agua salada se somete a temperaturas bajas, parte se congela formando cristales de hi elo y el resto permanece .

4. la Ósmosis Inversa (invertida).- Para poder purificar el agua necesitamos llevar a cabo el proceso contrario al de la ósmosis convencional, es lo que se conoce como Ósmosis Inversa. 5.Intercambio Iónico.- es un proceso rápido y reversible en el cual los iones impuros presentes en el agua son reemplazados por iones que despiden una resina de intercambio de iones. Los iones impuros son tomados por la resina que debe ser regenerada periódicamente para restaurarla a su forma iónica original 6. Extracción por disolventes.- consiste en mezclar una solución acuosa, que contiene el compuesto orgánico a aislar, con un solvente orgánico inmiscible con el agua.

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CAPITULO II CONTAMINACIÓN DEL AGUA El agua de lluvia.- El agua de lluvia condensada prácticamente es pura; pero a medida que se desplaza a través de la atmósfera absorbe gases, principalmente oxigeno y anhídrido carbónico arrastra partículas de polvo, humos, bacterias, esporas y otras impurezas. Las cuales en si no tienen gran significado sanitaria. El agua de lluvia se caracteriza por su carencia de sales minerales, es blanda saturada de oxigeno con alto contenido de CO2 por consiguiente corrosiva. La nieve, escarcha, granizo.- Gran parte de la nieve escarcha y granizo que cae en una vertiente, se conserva almacenada en la superficie de tierra hasta la temperatura se eleva sobre la de congelamiento. EL almacenamiento de nieve es una fuente importante de abastecimiento de agua, éstas generalmente son aguas exentas de gérmenes y sales. Agua superficial.- El agua superficial está formada de escurrimientos directos y del flujo básico, ósea aquella porción de la descarga de una corriente obtenida de la aportación de agua de subsuelo o de otras fuentes independientes debidas por la vegetación que la retorna a la precipitación neta que dió origen al escurrimiento superficial. Este último está formada por la precipitación que no penetra por infiltración en el suelo o bien que no regresa a la atmósfera. R ÍOS.- El agua de los ríos requiere por lo común de los mayores recursos para su tratamiento. La turbiedad o enturbiamiento, el contenido mineral y el grado de contaminación varían consideradamente de un día a otro. La variación de la temperatura del agua durante el año también puede hacerla indispensable especialmente durante los meses calurosos de verano. El abastecimiento de rió se refiere solamente cuando no es posible obtener agua de otras fuentes seguras. Lagos, Lagunas.- Los lagos o lagunas pueden proporcionar agua de calidad excepcionalmente buena cerca de sus márgenes y en la vecindad de descargas o de corrientes fuertes, además necesita un tratamiento mínimo la disponibilidad de cantidades de agua prácticamente ilimitadas constituye una ventaja decisiva. Desgraciadamente, sin embargo los medios más deseables para disponer de las aguas negras de una ciudad que consisten frecuentemente en descargarlas al mismo lago o laguna, del que se suministran al agua. Debe tenerse gran cuidado para localizar tanto los puntos de tomas de agua como los de descarga de drenajes, para que a la planta de tratamiento llegue agua con el mínimo de contaminación. Embalses.- La cantidad de agua que lleva una corriente está sujeta a muy grandes variaciones de un día a otro, así como las diferentes épocas del año. Cuando el consumo de agua es mayor, o

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incluso cercano al del caudal de la corriente, puede ser necesario construir una represa creando así un embalse para almacenar el agua durante la temporada de lluvias, la cual será utilizada durante la subsecuente época de estiaje. Los embalses tienen, además la ventaja de eliminar la mayor parte del lodo o enturbiamiento del agua, por sedimentación, durante el almacenamiento. Puede haber ventajas adicionales tales como la disminución de bacterias y también desventajas como las producciones de olores y sabores debidas a las algas. Manantiales.- Aparecen donde un estrato que lleva agua alcanza la superficie del terreno o donde las fisuras de la roca "afloran" a La superficie, en condiciones tales que el agua subterránea es forzada a través de las grietas. El primer tipo de manantial es usualmente de origen local, y debe tenerse gran cuidado para aislarlo de las fuentes de contaminación cercanas. Es difícil averiguar el origen de un manantial surgido entre rocas, a no ser que se logre un conocimiento detallado de las formaciones geológicas del aérea en cuestión. Aunque el aislamiento de las fuentes cercanas de contaminación sea menos Importante en este caso que en el anterior, debe tenerse presente que Las materias contaminantes pueden pasar por las grietas de las rocas a grandes distancias, sin que mejore la calidad del agua, como sería el caso si ésta pasara a través de arena. Se han ideado muchos métodos para captar agua de manante. Todos los manantes, deben cubrirse y el agua sobrante debe entubarse hacia fuera de la estructura para que el agua superficial no pueda penetrar en el manantial durante los periodos de inundación no importa cuál sea el tipo de construcción. No es necesario ventilar las estructuras de los manantiales por lo tanto debe evitarse toda clase de aberturas; excepto la indispensable para la inspección, provista de una cubierta que pueda cerrarse bien, para cimentar la caja colectora debe excavarse hasta encontrar una capa impermeable retirando, en ningún caso se hará detonar cargas explosivas en un manantial, para evitar que el agua se desvié o desaparezca. Galerías.- La captación de aguas mediante galerías también es procedente de aguas subterráneas con la finalidad de reunir agua longitudinalmente con fines de drenar una determinada extensión no adecuada para abastecer de agua a una población con fines de consumo. Puesto que se contamina la captación de aguas mediante galerías para abastecer de agua a una población se realiza en terrenos que tenga excesiva pendiente mediante túneles horizontales (galerías profundas). Una vez perforada la galería se hormigona la base y se tiende una colectora para reunir el caudal lo demás se rellena con piedra en seco o se deja hueco en previsión de eventuales acumulaciones. Pozo.- Las causas de contaminación de un pozo son: 1. Filtración de aguas superficiales

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2. Escurrimiento de aguas superficiales dentro del pozo 3. Caída de materias dentro del pozo: basuras, tierra, excremento, etc. 4. Introducción de utensilio sucio para extraer el agua. Estas Estas conta contamin minaci aciones ones se evit ev it ar á n: a) Construyendo un ademe (muro) impermeable para que evite las filtraciones dentro del pozo. b) Levantando el terreno alrededor del pozo unos 20 era. Formando un declive hacia fuera. c) Tapando el pozo con un cubierta de concreto reforzado. d) Instalando una bomba. Aguas Marinas. - Las aguas marinas que representan el 94% del total de agua del globo terráqueo, se encuentran en estado salinos, las aguas marinas están constituidas por océanos y mares. El exceso de sal (cloruros) produce sabor desagradable y limita su uso. Océanos y Mares.- En pequeña cantidad es incolora; en grandes masas, toma coloración acentuada por los animales y plantas microscópicas que la pueblan. La temperatura es variable según las latitudes, como también lo es su peso específico en los distintos océanos. La densidad varia de 1.0149 a 1.029 gr./cm3

las cantidades de gases disueltas varían fundamentalmente con la temperatura, luz, profundidad, etc. El inmenso potencial de los océanos para suministrar agua dulce, tanto para riego como para uso doméstico e industrial, ha hecho que investígadores y hombres de ciencia dediquen una preocupación especial para encontrar la clave que permita potabilizar el agua en forma económica. Las principales constituyentes del agua del mar son: Constituyente (Cloruros sal) Cl Na SO4 Mg Ca K HC0 HC03 Br Sr B

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Concentración p.p.m. 18,980 10,500 2,560 1,272 4 00 380 14 2 65 13 4.6

Constituyente (Cloruros sal) Fl Rb Al Ba Li I Sr02 N Zn Pb

Concentración p.p.m. 1.4 0.2 0.16-1.9 0.05 0.10 0.05 0.04-8.6 0.03-0.9 0.005-0.01 0.004-00.0



CAPITULO III EVALUACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN La evaluación de la contaminación del agua es importante porque nos dará pautas de las procedencias de la contaminación y en lo futuro se pueda prevenir o evitar la contaminación mediante obras de arte de acuerdo a su magnitud, de agua solucionada.

Definiciones: a) Agua cruda .- Aquella que existen en la naturaleza y que no ha sido tocada por el hombre tal como se encuentra en La naturaleza. b) b ) Agua blanca o potable.- Aquella que se obtienen en laboratorios y tenga ciertas características física, química y bacteriológicas adecuadas para el consumo humano después de un tratamiento. c) Agua negra.- O solucionada son aquellas aguas crudas o potable que han sido alteradas en sus características. No apta para el consumo humano.

Contaminación Natural Física, Física, quím qu ím i ca , bacteriológica bacteriológica, , natural. natural. Se puede evaluar una contaminación contaminación natural del agua, agua, física, química, y bacteriológica como sigue: El agua agua de lluvia es pura. pura. En su camino camino hacia hacia la tierra, arrastra partículas de polvo y gases al caer, escurre en la superficie, arrastrando materias orgánicas en descomposición, desechas de diversas naturalezas (humanos, animales, industriales, etc.) sales

diversas y numerosas bacterias después formará arroyos que irán a los ríos o lagos y lagunas. Pueden infiltrarse en la tierra, arrastrando numerosos organismos muchos de ellos nocivos. Si penetra a grandes profundidades su paso a través de la tierra la filtra purificándola, de modo que, al incorporarse a las corrientes profundas, carece de materia orgánica y queda libre de bacterias, pero en cambio puede recoger, si el terreno es rico en minerales sustancias que la hagan inadecuadas para las necesidades humanas. El proceso mencionado se produce sin la intervención del hombre. El aspecto, del agua no basta para conocer si es apropiada para el uso humano, especialmente de bebidas, pues puede contenersales nocivos que actúan como venenosas, aunque sea lentamente, o bacterias y parásitos que produzcan enfermedades y que no son apreciables a simple vista y cuantas sorpresas ofrecen los exámenes químicos y bacteriológicos en aguas de aspecto limpio y sin olor alguno y aun de sabor agradable.

Polución artificial.- La polución artificial o contaminación

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artificial es a causa de la intervención del hombre dilectamente como sigue: - Por desperdicios domiciliarios. - Industriales. - Petroleros. - Agrícolas. - Plantas atómicas. Desperdicios domiciliarios.Una instalación domiciliaria defectuosa puede dar origen a los siguientes riesgos: a) contaminación de alimentos. b) contaminación de norias o pozos a través de filtraciones de las cañerías. c) Penetración de aguas negras a las cañerías de agua potable (conexiones cruzadas, sifonajes, etc.) d) Entrada .de ratas a las viviendas a través de rejillas, tubos, ventilaciones, etc. e) Escape de gases de descomposición. f) Alto costo de reparación de los servicios. Industriales.- Los desechos industriales, ya sean líquidos o sólidos, son también depositados en las aguas. La contaminación depende de los productos elaborados de las industrias y se debe estudiar en cierto caso específico. De las diferentes industrias provienen los siguientes materia es: - Sales inorgánicas. - Materiales alcalinos y ácidos. - Materia orgánica. - Materias en suspensión. - Materiales flotantes. - Agua caliente. - Materias colorantes. Materias espumosas. - Productos tóxicos y materiales radioactivos. Petroleros.- La contaminación petrolífera se engendra por la Acumulación del petróleo proveniente del tránsito o por accidentes, en su transporte, o en el caso de las perforaciones de los pozos submarinos en momentos no adecuados. El petróleo petróleo flota en en el mar ha s t a su descomposici descomposición ón bacterial, bacterial, cambia la tasa de evaporación e impide el paso de la luz y a su vez contaminando el agua. Agricultura.Todos los productos usados en la agricultura, como fertilizantes, pesticidas y desinfectantes pasan a las aguas mediante las lluvias, los fertilizantes generalmente, debido a su rápida descomposición llegan en menor cantidad. Los fertilizantes como nitratos, ocasionan la contaminación de las aguas, que favorecen la proliferación de una flora que invade el agua con materiales orgánicas y que finalmente se pudran, los nitratos pueden pasar a nitritos o a compuestos

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nitrosos; Las primeras altamente venenosas para el hombre y los animales y las segundas cancerígenas. Otros contaminantes son los desperdicios de la producción agropecuaria como las cáscaras de naranja, de café y otros cuya acumulación en las aguas ocasionan la muerte de los peces, desconociéndose su causa, cuya posibilidad sea la putrefacción y al consumo del oxigeno. A través del estiércol se pueden transmitir los microorganismos. El problema más serio lo constituyen los desinfectantes (a base de fenoles) que son venenosas para la vida acuática. Planta atómica.- El desarrollo de la industria nuclear ha ocasionado como consecuencia una radio contaminación de las aguas. Estas contaminaciones de las lluvias y nieve proviene de la contaminación atmosférica, que en su mayor parte es producida por las explosiones nucleares y ocasionalmente por otras fuentes. Si ésta agua contaminada se utiliza como potable, tal como ocurre en la sierra después de las explosiones nucleares, pueden ser dañina para el hombre y los animales. En Las aguas superficiale superficiales s La radi ra dio o contaminación contaminación puede Provenir de: - Las explosiones nucleares sub marinas. - Los desagües de los reactores. - Las minas y fundiciones de los minerales radioactivos. - Los desperdicios depositados en los océanos. - Los buques o submarinos con combustible radioactivo. - El transporte acuático de los materiales radioactivos. La radio contaminación del mar puede provenir de las explosiones nucleares efectuada: sobre su superficie. En las minas el peligro de contaminación proviene del uranio, del radio o del radón. Características de las aguas residuales.- Las aguas negras contienen una pequeña cantidad de sólidos en un volumen Proporcionalmente enorme. En las aguas negras ordinaria; pueden esperarse que una tonelada o más de agua lleve 450 gr. de sólidos (equivale a 500 p.p.m.) de los cuales la mitad están en solución, una cuarta parte se depositará y una cuarta parte está en suspensión. Composición de las aguas residuales.- Cuando los ríos u otros cursos reciben descargas de aguas negras o residuos industriales líquidos deben considerarse tres aspectos fundamentales en relación con la auto purificación natural: a) Concentración del grupo coliforme, que refleja el peligro relativo de infección por el uso del agua y mejoramiento logrado a través del proceso de auto purificación. b) Desagr Desagradab adable le al sentid sentido o de la v i s t a y del olfat olfato o o presenc presencia ia de características estéticas relacionadas con la calidad

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física y química del agua, que influyen en el aspecto urbanístico de las zonas por las cuales atraviesan los cursos de aguas receptoras. c) Utilización del agua según sus usos al control de la contaminación por medios de plantas de tratamiento debidamente diseñadas y proyectadas. Hay normas perfectamente definidas que precisan la calidad del agua sanitaria desde el punto de vista bacteriológico y análisis de Las aguas residuales (físico, químico y bacteriológico).

Análisis físico 1. Temperatura.-

2.

3.

4.

5.

Es útil la observación de la temperatura, porque puede indicar los antecedentes de las aguas negras, su efecto sobre las actividades biológicas, la solubilidad de los gases y el efecto do la viscosidad sobre la sedimentación. La temperatura normal de las aguas negras es ligeramente mayor que la del agua de abastecimiento a causa del calor agregado durante la utilización del agua la actividad biológica es mayor. A temperaturas más altas, hasta los 60°C aproximadamente a medida que aumenta la temperatura disminuye la viscosidad, con el incremento resultante en la eficacia de la sedimentación, siempre que no se produzcan corrientes de convección desfavorables. Color.- Las aguas negras recientes normales, tienen un color gris. Un color negro o muy oscuro puede indicar que las aguas negras están alteradas o son sépticas, especialmente si tales colores van acompañadas de olores sépticos, otros colores, suelen indicar la presencia de desechos industriales característicos. Olor.- Las aguas negras domésticas normales recientes, son prácticamente inodoras. Los olores a podrido así como los de ácido sulfhídrico y los de indol, estacol y otros productor; de descomposición indican que las aguas negras están alteradas o son sépticas. Ciertos desechos industriales, pueden dar a las aguas negras olores característicos. Turbidez.- Las aguas negras son túrbidas normalmente; cuanto mayor es su fuerza mayor es la turbidez. Es esta una característica física que rara vez se indica. Análisis químico.- Un análisis Químico con fines de sanidad o higiene, proporciona datos útiles y específicos con respecto al estado de descomposición y la fuerza de las aguas negras, para regular el funcionamiento de las instalaciones de tratamiento, y para otros fines en el tratamiento y evacuación de las aguas negras y para la prevención de contaminación de las corrientes. La uniformidad de procedimientos prescrita por "métodos tipo" permite la comparación de resultados obtenidos en distintas instalaciones de tratamiento, en la tabla siguiente se dan

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composiciones típicas mostradas por diversos análisis químicos de aguas negras, de diversas concentraciones o fuerzas. Se han anotado las cantidades de estas constituyentes que suelen encontrarse en aguas negras tipo fuerte, media y débiles éstos datos constituyen únicamente una indicación pues no se puede establecer una línea divisoria bien definida; entre las fuerzas de las distintas aguas negras.

Tabla (según Babbit) Análisis químico sanitario típicos de aguas negras(miligramos por litro) Constituyente Sólidos ,total volátiles fijos En suspensión ,total Volátiles Fijos Sedimentables (ml/L) DBO5 ,20ºC Oxigeno consumido Oxígeno disuelto Nitrógeno , total Orgánico Amoniaco libre Nitritos ( RNO2) Nitratos ( RNO3) Cloruros Alcalinidad ( en CaCO3 ) grasas *Salvo indicación en contrario

Análisis

Fuerte

Media

débil

1000 700 300 500 300 200 12 300 150 0 85 35 50 0.10 0.40 175 200 40

500 350 150 300 100 100 8 200 75 0 50 20 30 0.05 0.20 100 100 20

200 120 80 100 50 50 4 100 30 0 25 10 15 0 0.10 15 50 0

bacteriológico. -

Para el análisis bacteriológico comprende exámenes bacteriológicos y microscopios. Rara vez se hace análisis bacteriológicos del tipo higiénico, en el estudio de las agua negras, porque se sabe que hay presentes bacterias intestinales, que la concentración de bacterias es elevada, y que los recuentos de bacterias, no constituye una orientación para interpretar la fuerza de las aguas negras. Para la elección de un método de tratamiento o para

la regulación del proceso de tratamiento. La ausencia de bacterias, puede interpretarse como una indicación de la presencia de un bactericida como por ejemplo algún desecho Industrial. Los análisis bacteriológicos, se usan en los estudios de contaminación de las corrientes por solución y en los de auto-

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purificación. Algunas veces, se hacen análisis microscópicos y macroscópicos para el estudio de las algas, hongos y animales inferiores, con objeto de facilitar la determinación del progreso en la contaminación de las corrientes por solución y las condiciones de funcionamiento de los filtros de arena y de otro tipo. Es posible que un estudio microscópico de las aguas negras, pueda mostrar la presencia de bacilos, Coccus y la bacteria filamentosa Sphaerotilus Natans. La presencia de organismos vivos en las aguas negras, tiene importancia, porque muchos métodos de tratamiento de las aguas negras se basan en el efecto de la acción biológica.

Ciclos aerobio y anaerobio Ciclos de la materia orgánica.- La materia orgánica recorre un

ciclo y al que se le han dado en ocasiones los nombres de ciclo de la vida y de la muerte, ciclo del nitrógeno o ciclo de algunos elementos. El ciclo el nitrógeno puede describirse aproximadamente del Siguiente modo: A la muerte de una planta o de un animal, se inicia la descomposición, acompañada a la formación de urea, que se descompone a su vez dando amoniaco. Esta se llama la tase pútrida del ciclo del nitrógeno. La fase siguiente es la nitrificación, en la que los compuestos Amoniacales se oxidan para formar nitritos y nitratos y Prepararse de éste modo para servir e alimento a las plantas. Y en la Ira fase de la planta viva, los nitritos y nitratos sufren la des nitrificación y de éste modo son utilizadas como elemento vegetal o animal. La fase más superior de ciclo del nitrógeno, es la vida animal en la que el nitrógeno forma parte de la sustancia del animal vivo o se transforma en urea, amoniaco, etc. Por las funciones vitales del organismo animal. A la muerte del animal el ciclo vuelve a comenzar. El ciclo del nitrógeno, al igual que el ciclo de la vida y de la muerte es tan solo una concepción ideal, porque en la naturaleza hay muchos cortos circuitos y retrocesos, que impiden la progresión continua del ciclo. La concepción de éste ciclo es una ayuda para comprender los procesos biológicos del tratamiento de las aguas negras, porque éstos procesos siguen de un modo general, el ciclo de la vida y de la muerte.

Seres vivos en las aguas negras.- En las aguas negras viven

Organismos de diversos tamaños. Los más pequeños son los virus y los fagos, de tamaño demasiado reducido para que puedan verse, al microscopio. Le siguen en tamaño las bacterias. Estas pueden identificarse con La ayuda del microscopio y complementado con La observación de sus reacciones con respecto al medio. Otros ligeramente mayores se conocen con el nombre de organismos microscópicos identificables con el microscopio únicamente.

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Los organismos presentes en las aguas negras; pueden ser perjudiciales, inofensivos o útiles. Los perjudiciales al hombre son los gérmenes patógenos, que producen enfermedades con la fiebre tifoidea y la disentería.

Descomposición aeróbica y anaeróbica Hay dos medios para descomponer el contenido orgánico de las aguas negras donde la bacteria es capaz de utilizar el oxigeno libre. En los procesos su vida se llama descomposición aeróbica donde la bacteria debe extraer el oxigeno de los compuestos, pues no hay oxígeno libre se llama descomposición anaeróbica. En los ambientes favorables donde puede aprovecharse a voluntad uno u otro método y ambos son útiles. Por lo común los lodos o cienos se tratan por métodos anaeróbicos y los sólidos en solución o en condición coloidal se tratan por métodos aeróbicos. En la figura se ve un esquema de flujo típico de una estación depuradora con elemento para todas las fases del tratamiento, éste método del tratamiento completo se conoce como el de lodos activados, con las letras F, D y T se señalan las distintas fases físicas, bioquímicas y térmicas. La acción es aeróbica en el tanque de aeración y anaeróbica en el digestor de lodos, donde es destruida una parte de los sólidos orgánicos y concentrados las que restan antes de quemarlo en el incinerador, el combustible proviene en parte de la misma materia en descomposición.

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Planta de tratamiento completo

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Tratamiento completo Mecanismo de polución: zonas y duración

Mecanismo.- En el mecanismo y desarrollo del proceso de contaminación y auto purificación pueden distinguirse cuatro zonas bien definidas: 1. Zonas de degradación. 2. Zonas de activa descomposición. 3. Zonas de recuperación. 4. Zonas de agua claras, si no se controla la carga que se vacía al curso de agua.

1. Zonas de degradación ( A,B) .- Esta zona se encuentra normalmente muy cerca del punto de descarga de las aguas negras, en ésta zona las cualidades físicas y químicas del agua son deterioradas y las formas de vida inferior más tolerantes reemplazar a las formas de vida superior. El límite inferior de esta zona corresponde a una distancia para la cual el contenido de oxígeno disuelto se aproxima a 45% de saturación con temperatura de verano, en ésta zona de degradación aumenta la flora bacteriana, se producen depósitos de lodos de alto contenido de materia orgánica, decrece paulatinamente el oxígeno disuelto y se incrementa el anhídrido carbónico. En cuanto viene la descomposición hongos acuáticos reemplazan a las plantas verdes y microorganismos superiores. 2. Zona de activa descomposición (B-C).- Esta zona está caracterizada por la ausencia de oxigeno disuelto y condiciones sépticas, marcado color gris oscuro, con olor característico a descomposición de aguas negras, depósito de color negro viscoso y desprendimiento de burbujas de gas, al establecerse la descomposición anaeróbica, se incrementa el anhídrido carbónico y el amoniaco y las bacterias anaeróbicas reemplazan a los aerobios en descomposición que permanece hasta que la DBO es menor que

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la tasa de aeración.


de recuperación (C-D).- En esta zona, las 3. Zona características son opuestas a la zona de degradación. Hay una gradual clasificación del agua, el oxígeno disuelto se incrementa hasta el punto de saturación, disminuye el anhídrido carbónico mientras que los nitritos y nitratos aumentan, no hay burbujas. El recuento bacteriano disminuye a medida que baja el alimento del agua y se desarrollan protozoos, rotíferos y crustáceos. 4. Zona de aguas claras (D-E).Esta zona se caracteriza por una similitud con las aguas naturales, es atractiva en apariencia y tiene vida animal y vegetal normal. En esta zona hay bacterias aerobias junto con otro microorganismo, y las condiciones permiten la vida superior (peces). En un curso de agua en el cual se presenta mantener las condiciones agradables al sentido de la vista y del olfato, que haya vida superior y que sea atractiva desde el punto de vista urbanístico y el contenido de oxígeno del agua no debe bajar de 5 p.p.m. Tal como se estableció previamente y para ello es necesario estudiar las ecuaciones de auto purificación de los curso tendentes a precisar y cuantificar la carga orgánica máxima permitida en cualquier punto del curso considerados en función de la demanda bioquímica del oxígeno(D.B.0.)algunos autores indican el agua superficial se purifica en 12 km. Demanda Bioquímica de oxigeno (D.B.O.).- La demanda de oxígeno (DBO)en las aguas negras es la cantidad de oxígeno libre consumido durante la estabilización aerobia biológica en específicas condiciones de tiempo, temperatura y dilución. Disposición de las aguas negras cloacales.- ya que las corrientes, los lagos y hasta el mar, tienen sus propios poderes de autodepuración es preciso hasta qué punto se puede aprovecharse éste proceso en la disposición de las aguas cloacales y de los efluentes de las estaciones depuradoras. Fundamentalmente entran en el problema dos fenómenos distintos aunque correlativos: 1. Es como la materia orgánica ejerce DBO y la razón del proceso. 2. Como el agua reemplaza su déficit de oxígeno, a medida que disminuye la cantidad de oxigeno disuelto de reserva. a) La DBO como se ha dicho ante el progreso de la descomposición a la estabilización de la materia orgánica en el agua se refleja un lento agotamiento del oxígeno en solución; es decir es la satisfacción de la DBO. En esto como se ve en la fig. Hay dos etapas distintas. La primera muestra mayormente como se satisface la DBO de la materia carbónica y la 2da a su vez como se hace lo mismo de la materia Nitrógeno a 20°C, la Ira se extiende hasta el décimo día, la etapa 2da se destaca por el fuerte alzamiento de la demanda en un principio y luego, por una

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demanda a razón reducida pero prolongada. Las curvas se aplican a las aguas negras típicas. Por medio de la DBO puede determinarse: 1. La Cantidad de materia orgánica en el agua, o la carga polucional. 2. Progreso probable de descomposición aeróbica en aguas receptoras. 3. La eficacia de cualquier tratamiento que vaya efectuándose Paso a paso. Indiquemos por L la DBO de la Ira etapa y por y la que se ha exigido durante un periodo de T días, ahora bien; se sabe que, con arreglo a una ley sencilla, la razón de la DBO en cada momento depende directamente de la DBO que resta así tenemos:

(−)

- (−)

=.

− (−)  =  ∫   (−) (−) = kt Log 

-∫

Donde k= constante de desoxigenación, considerando Logaritmos Neperianos. K' = 0.4343 k, considerando logaritmos vulgares. Finalmente:

(1)

Y = L ( 1- e -kt ) = L ( 1 – 10 –k`.t )

Además se sabe que k' a cualquier temperatura T (°C) relaciona con k' 20°C por medio de la fórmula siguiente:

(2)

se

´ = k´20 ( 1.047 T - 20 )

Y que la demanda L (de la primera etapa) a temperatura T se relaciona con L 20, de acuerdo a la siguiente expresión: (3)

39

LT = 

[ 1+0.02 (20)]



Las relaciones citadas no son exactamente tan sencillas como las hemos expuesto. Es decir varían mucho los valores de L , k y k'. Según la naturaleza y concentración de la materia orgánica, hay una riqueza de ensayos e informes disponibles a quien se enfrenta a problemas semejantes, sin pasar por alto lo extenso del tema, damos a conocer lo suficiente y lo necesario que es para propósitos inmediatos, presentar valores típicos para ilustrar los cálculos. Como se hace en procesamientos prácticos de la ingeniería.

Ejemplo 1. Si k = 0.38 a 20°C ¿cuál debe ser la razón de la DBO al quinto día a la DBO de la primera etapa?

(Y/L) = (1

–

Y = L ( 1- e -kt ) (1) e-kt) = 1 – e-038*5 = 1 - 0.1496 = 85%

Ejemplo 2. ¿Cuál debe ser la razón correspondiente a 15°C? K' = 0.4343 k K' = 0.4343 * k = 0.4343*0.38 = 0.165 ´ = k´20 ( 1.047 T - 20 ) K’150 = 0.165(1.047 15-20) = 0.165(1.0 4 7 - 5 ) =0.165 *0. 7 8 = 0.129 K' = 0.4343 k ; k = K' / 0.4343 k'l50 = 0. 1 2 9 / 0 . 4 3 4 3 = 0.298

40


(Y/L) = (1 (Y/L)= (1

–


e-kt)

– e-0.298x5)=

1

– e-149 =

1 - 0.22 = 78%

Ejemplo 3. ¿Cómo contrasta la DBO de la primera etapa a 20°C con la de la primera etapa a 15°C?

LT =  [ 1+0.02 (20)] LT = L20[l + 0. 02 (T - 20)] L1S = 100% L20[l + 0.02 (5 - 20)] = 100% (1 - 0.10) = 90% L20

Curva de Oxigeno Colgante y Déficit.- Se conoce con el nombre de combado de oxigeno disuelto o curva de oxigeno colgante, La traza del déficit de oxigeno con el tiempo a medida que la demanda bioquímica se exige y que las aguas receptoras reabsorban el oxigeno de aire. Los dos fenómenos, efectuándose simultáneamente.

A = curva de oxigeno colgante. B = curva de desoxigenación. C = Región de autodepuración. O = Puntos de mayor interés. Dc = déficit crítico o máximo. Pueden resumirse en una fórmula, Semejante al antes citado así: (4)

utilizando

un

argumento

.

D = − ( e-kt - e-rt ) +  .e – r t

Donde: d = dé f i c it de oxigeno después de un periodo de t días. Da= déficit inicial (t=0) refiriéndose al límite de saturación lo cual depende de la temperatura.

41



La = DBO inicial de las aguas mezcladas (desagües más corrientes). K = constante de desoxigenación (como antes). r = constante de reoxigenación. r/k =f = razón de autodepuración. Los dos puntos de la curva de primordial interés para la ingeniería son: 1. El punto crítico correspondiente al déficit máximo no debe ser tal que reduzca el oxigeno por debajo de digamos 3.5 a 4.0 mg/lt. 2. El punto de inflexión, que señala donde las aguas recobran el oxígeno a razón máxima , por métodos matemáticos ya conocidos se tiene: Coordenadas del punto crítico (5)

donde:

dD/dt =0

 .   Dc = 

1  { [1  (   1) / ]}  = (1)    Coordenadas del punto de ( 6 )

inflexión:

 = 0    =   − (  + 1)    . {   [1  (   1) / ]  = (−)    Donde:

}.

Ejemplo 4. Se vierten aguas cloacales a una corriente cuyo gasto es veinte veces mayor si la DBO de las aguas cloacales es 420 mg/lt ¿cuál es la de la mezcla? X =420/(20+1)= 20 mg/lt.

Ejemplo

5.

El contenido de oxigeno disuelto medido en la corriente es de 5.97 mg/lt, aunque el límite de saturación(a 20°C) es 9.17mg/lt ¿cuál es el valor del déficit inicial (Da)? Da = 9.17-5.97 =3.20 mg/lt

Ejemplo. 6

42

¿cuál será el déficit del oxígeno en la mezcla



después de un día? Postulando que: f = 2.4,

k =0.23,

r = k f = 0.55

.

D = − ( e-kt - e-rt ) +  .e – r t . D = .−. x ( −.   − . )+3.2 −.

(4)

= 14.4 (0.795

– 0.575)

+ (3.2 x 0.575) = 3.18 + 1.84

= 5.02 mg/lt.

Ejemplo. 7

¿Es crítico el resultado luego de 1 día? Restando 9.17 - 5.02= 4.15 mg/1t por lo tanto, no es crítico después de 1 día.

Ejercicio 1 Calcule los valores del déficit de oxigeno, al término de 2,3,4 días etc. Hasta establecer el punto crítico (en días y en mg/lt) por medio de la curva dibujada en escala. Averigüe estos valores críticos, por medio de la s ecuaciones (5). Indique todos Los cálculos en forma detallada (ver gráfico A y B siguientes).

Gráfico A

1  { [1  (   1) / ]}  = (1)     . 2.4 1  (2.41)(.)    = .. .  .

43



= 3.10 

 =20( 

1.8 6 = 3.1 0  0.620 = 1.92  . ..

.

) = 20 ( −. )/ 2.40

= (20 X 0.642) / 2.40 = 5.35 p.p.m. Solución del ejercicio Nº 1

.

D = − (e-kt - e-rt) +  .e – r t

(4)

Donde k = 0.23, r = 0.55, La = 20 ppm, Da = 3.2ppm. (2)

(1)

t

0.23*20 0.55-0.23

1 2 3 4 5 6 10

14.4 14 .4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4

(3)

(4)

(5)

(6)

(3)-(4) (2)*(5)

e-0.23t 0.794 0.631 0.501 0.398 0.316 0.251 0.100

e-0.557 0.576 0.33 2 0.192 0.110 0.060 0.037 0.004

0.218 0 . 2 99 0.309 0.288 0.256 0.214 0.096

3.14 4.30 4.45 4.15 3.68 3.08 1 .38

(7)

 .e-0.55t 1.84 1 .06 0.614 0.352 0.192 0.118 0.013

(8) =D

(6) + (7)

4 .98 5.3 6 5.06 4.50 3.87 3.20 1.39

Gráfico B

Período crítico de sequia.- Con una carga de polución fija las condiciones en las aguas receptoras se empobrecen más, naturalmente , durante los periodos de sequia que en cualquier otro a la vez no sería justo fijar como periodo crítico el que muestra un gasto tan menguado que según la historia de la corriente i parecen sino en intervalos muy separados ,porque el

44



costo del tratamiento necesario en tales condiciones extremas seria de mucho más valor que el justificable. En algunas partes, las autoridades han señalado límites más Razonables. Este es el gasto critico el que corresponde al gasto. promedio, durante los 7 días consecutivos más secos registrados en el sitio, en 80%, de los años , para llegar a tal cifra para una corriente cualquiera, es preciso repasar su registro, seleccionando cada periodo seco de 7 días consecutivos, con el propósito de dibujar una curva de frecuencia de los valores de los gastos promedio y como porcentaje del número de las semanas, en las cuales han ocurrido. Las cifras de esa curva se hallarán fácilmente de acuerdo con cualquier frecuencia que sea de interés.

Solución de ejercicio 1 Nótase que los ejemplos 4, 5, 6 y el ejercicio 1. Son todos correlativos , referiéndose a los mismo datos: L = 420 ppm. Para las aguas negras. La = (la fuerza de la mezcla) = 20 ppm. Dado a que el gasto de la corriente es 20 veces el de las aguas negras, ósea: La = 20 ppm. Temperatura =20°C de modo que S =9.17 ppm. (Saturación). Oxigeno disuelto en la corriente = 5.97 ppm. (Presente). Déficit inicial del oxigeno =3.2 ppm. (Diferencia). Dc = déficit critico en tc = 1.93 días = 5.35 ppm. De modo que el contenido mínimo de oxigeno en la corriente = 3.8 ppm. Ahora bien; se plantea el problema en otra forma:

Ejercicio 1 (a) Postulando que el flujo de las aguas negras es de 100 galones Por cabeza y por día, que su fuerza es de 420 p.p.m. (o miligramos/litro) y que La no debe ser mayor de 20 ppm. Para Que prevalezcan buenas condiciones, ¿cuál debe ser el gasto de la corriente, expresado en pies 3/seg. Por cada 1000 personas? En general: La=(453.592mg/libra)(L libras/persona por día)(1,OOOpersonas/Q) (segundos/pie 3) (día/86400 seg.) (pie 3/28.321)=185.4 L/Q (mg/lt) De donde: Q =185.4 L/La pies 3/seg. Por cada 1000 personas. Siendo: L = (8.33*100* 420)/1'000,000= 0.350 mg/lt.

De modo que: Q = 185.4(0,350/20.0)= 3.24 pies 3/seg. = 2'100,000 gal/día. A la vez: q (gasto de aguas negras)= 1,000*100= 100,000 gal/día.

45



Q/q (razón de la solución)= 21/1t que es necesariamente igual a lo obtenido en el ejemplo 4.

Buscar tc y Dc como en el ejercicio 1 para probar que el mínimo valor del oxigeno disuelto en la corriente será 4.0 p.p.m cuando La= 23.4 p.p.m. y Da= 0; es decir no hay ningún déficit inicial.

1  { [1  (   1) / ]}  = (1)      = .(.−) . {2.4[1  (2.41)0 /23.4] }.   = . . 2.4= . . = 2.72  . Dc =

 .   

.. . . . . . .  . = = = Dc = . . .

5.2ppm.

Por Lo tanto el valor del oxígeno disuelto en la corriente será de 9.2 - 5.2 = 4.0 p.p.m. mínimo.

solución de ejercicio 1(c) Si Da = de 12.5 crítico Como en

Dc, o sea tc p.p.m. a fin sea 4 p.p.m. el ejercicio

= 0 días, probar que La no debe ser mayor de que el oxígeno disuelto en el día como mínimo. anterior, Dc = 9.2 - 4 = 5.2 p.p.m.= Da.

1  { [1  (   1) / ]}  = (1)   

 . {2.4[1  (2.41)5.2 /12.5] }.  = .  1 . [2.4(10.582)]  = 0.322   . 1.0 = 0   = . .  Solución de ejercicio 1 (d) Buscar como en el ejercicio 1. Los valores de tc y Dc siendo el el de "f" 1.0 en vez de 2.4 se ve que las fórmulas (5), en las formas presentadas, no servirán, pueden derivarse otras formas: que se ofrecen sin probar, así:

46


De modo que:


1( / )    =   = −(./.) = 3.65  .  = (.   +  ) −

Dc = (023 * 3.65 * 20.0 + 3. 2) −..

= 20x  −. = 20 x 0.4317 = 8.6 p.p.m. Nota: se ve inmediatamente que el déficit aumenta cuando el valor de La constante de autodepuración disminuye (ver tabla) de acuerdo con la naturaleza de La corriente.

Tabla de valores de f

constante de autodepuración

aguas receptoras Lagunas pequeñas y remansos Corrientes de poca velocidad, lagos Ríos grandes, de poca velocidad Ríos grandes, de velocidad normal Corrientes veloces Caídas y cascadas

f(20°C) 0.5 - 1.0 >1.0 - 1.5 > 1.5 - 2.0 > 2.0 - 3.0 > 3.0 - 5.0 más de 5.0

Aumento del caudal de las corrientes en periodos de sequía Desde el punto de vista del aprovechamiento de los ríos con propósitos de riego, navegación y otros, no es ninguna novedad la construcción de obras de embalse reguladoras. Pero por Lo menos hay un proyecto grande en EE.UU. (El del embalse Pymatuming, en el estado de Ohio) donde el propósito es únicamente (a no ser con propósitos de recreo) aumentar el gasto de sequía del río Shenango, a fin de que, por la dilución que pudiera proveer, no haya necesidad de estaciones depuradoras en los pueblos aguas abajo. Merece hacerse notar, a la vez, que la práctica de proveer estanques o embalses compensadores para regular la descarga de desperdicios industriales durante las 24 horas del día, bien puede aliviar la carga contaminante destinada a una corriente, por haberse reducido sus efectos máximos.

47


48




CAPITULO IV MUESTREO Y ANÁLISIS Se analizan Las aguas negras, para determinar aquellos constituyentes de las mismas que puedan causar dificultades para su tratamiento más conveniente, se hacen análisis de muestras del l í q u i d o que pasa a través de una instalación de tratamiento, para facilitar la vigilancia y el funcionamiento de la misma. Se analizan los líquidos los finales del tratamiento y las a unas que puedan producir contaminación, para comprobar el proceso de la polución y de la auto purificación se emplea con frecuencia el término "fuerza" o "concentración" de las aguas negras, se mide por la capacidad potencial de producción de perjuicios de su olor, su contenido de sólidos y su demanda bioquímica do oxígeno. El análisis completo puede clasificarse en: Análisis desde el punto de vista sanitario 1. Análisis físico 2. Análisis químico 3. Análisis biológico

Análisis desde el punto de vista sanitario.- Un estudio de tipo sanitario, para determinar las características de las aguas negras, debe proporcionar datos sobre: 1. Su origen que puede ser doméstico, comercial o si es industrial y si industrial el tipo de industrias de donde proceden las aguas negras. 2. Las variaciones en el caudal o gastos de las aguas negras en su fuerza o concentración. 3. El modo en que la duración de la permanencia de las aguas negras en las atarjeas pueda afectar a la naturaleza relativa de las aguas negras. 4. El grado de dilución por aguas de infiltración superficiales o de lluvias. 5. Otros de factores del medio cuya determinación pueda ser pertinente. Tomas de_ muestras.- La c a l i d a d de las aguas negras que fluyen Por una atarjea no es constante, t i e n e n lu ga r c ambi os en la calidad, tanto con el tiempo como con la posición pues la c a l i d a d de las aguas negras en la superficie de la atarjea, es distinta en la calidad que las del fondo, y la cal idad por la mañana es diferente de la c a l i d a d en la tarde, por tanto, es, es d i f í c i l recoger una muestra que sea representativa en ningún punto de la atarjea. En la superficie hay un exceso de materiales flotantes y cerca del fondo hay una gran proporción sólidos en sedimentación de material térreo, y en un punto intermedio es demasiado reducida la proporción tanto de materiales flotantes como de sedimentos.

49



Aguas abajo de una caída donde se mezclan completamente las aguas negras que escurre, habrá habido incorporación de aire que afectará a las determinaciones del oxigeno, no hay ningún lugar que pueda, considerarse ideal para tomar una muestra, un término medio., aceptable, es un punto saturado ligeramente por debajo de la superficie donde la turbulencia haya mezclado las aguas negras, su incorporación de aire o trituración de sólidos. Tampoco existe un momento ideal para tomar las muestras, pues la calidad de las aguas está variando constantemente puede "tomarse" una muestra al azar en cualquier momento, pero los resultados sólo podrán interpretarse sobre las bases de las condiciones que existirían en ese momento particular. Otra muestra tomada más pronto o más tarde probablemente mostrará características distintas, para evitar interpretaciones erróneas, basadas en muestras accidentales, puede tomarse una muestra compuesta, tal muestra estará formada por una mezcla de muestras ocasionales tomadas en diferentes momentos. Todas las muestras parciales pueden ser del mismo volumen para formar las muestras compuestas o puede tomarse cada una con un volumen que sea proporcional al gasto del escurrimiento de aguas negras en el momento que se tome la muestra, las muestras parciales para formar La muestra compuesta, se toman a intervalos regulares, generalmente de hora en hora, durante 24 horas, recogiéndolas sea a mano, sea en forma automática. Las normas de la asociación Americana de Sanidad Pública, restringen cada muestra parcial a un número de 120cc. Como la calidad de las aguas negras puede alterarse durante las horas que dura la formación de la muestra compuesta, es necesario conservar las muestras parciales en un lugar refrigerado o agregarles algún tipo de preventivo para inhibir los procesos biológicos que en otro caso se producirán. Entre los preventivos más adecuados figuran como: El cloroformo, el formaldehido y el ácido sulfúrico, debe emplearse .n preventivo que no afecte a los resultados del análisis, por ejemplo: no deben usarse preventivos de este tipo en muestras sobre las que se tenga que determinar la demanda bioquímica del oxígeno (DBO) no puede hacerse satisfactoriamente determinaciones de ésta importante característica y en una muestra compuesta de un periodo de 24 horas, en aguas negras fuertes. La mejor estimación de una muestra representativa es probadamente la media de las observaciones hechas, no se han aplicado mucho los métodos estadísticos para la interpretación de los análisis de muestras de aguas negras, a causa principalmente del número relativamente corto de muestras tomadas para cada fin, al proyectarse instalaciones de tratamiento de aguas negras debe establecerse donde sea necesario puntos para tomar muestras de aguas negras brutas y de los líquidos que entran y salen de cada elemento de

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tratamiento y de todos los tipos de lodos de los líquidos flotantes, de los lechos de lodo del sub drenaje, etc. Los análisis físicos, químico y bacteriológico han sido tratados con anterioridad. Interpretación de la polución.- Los muchos sub productos provenientes de la vida cotidiana que se evacúan en una u otra forma a la alcantarillas se mezclan con sus aguas para formar Las denominadas aguas negras, cuyo contenido tiene mucho que ver con su comportamiento, con relación a los cambios que pudieran esperarse. Tal contenido se mide más bien por su potencia polucional, mediante ciertos métodos aprobados que la definen que por sus componentes específicos. Por ejemplo el método que mido la DBO aplicado a una muestra, nos da a conocer su déficit de oxigeno y no propiamente su contenido. En otros análisis, no estamos interesados en la determinación de Los elementos y compuesto, t a l e s como serian la cal y el sílice, y de cualquier otro mineral, pero el hecho de que aparezcan en estado de solución o suspensión y la posibilidad de sedimentación, etc. De modo que un análisis de las aguas negras puede presentarse en forma de demostrar: 1. La condición física. 2. El contenido según ciertos índices de significancias importantes. 3. Los componentes orgánicos, en sus varios estados de descomposición u oxigenación. De ésta manera podemos determinar según nuestros conceptos, la fuerza de la potencia polucional y la naturaleza de las aguas negras, bien en su estado original o a lo largo de su curva o en Las alcantarillas o en las varias etapas de tratamiento (en las tablas siguientes A y B se ven las características de las aguas negras típicas, en términos convencionales).

Contaminación de fuentes

51


Composición típica Imhoff y Fair).


promedio de

TABLA A aguas residuales domésticas, (según Mineral orgánico total

A. Gramos por capita* día. 1. Sólidos suspendidos. a) Sedimentables. b) No Sedimentables.

2. 3. B. 1.

Sólidos disueltos. sólidos totales. iligramos * lt. Para M sólidos suspendidos.

5 días DBO 20°C

25

65

90

42

15 10

39 26

54 36

19 23

80 105

80 145

160 250

12 54

65

170

235

día. 110

a) Sedimentables. b) No sedimentables.

40 25

100 70

140 95

50 60

2. sólidos disueltos. 3. sólidos totales.

210 275

210 380

420 655

30 140

un flujo 100 gal. “per capita”*

Nótese la interrelación de las cantidades en a y b, de acuerdo con el gasto, teniendo en cuenta q son redondas las cifras así: 250 gramos en 100 galones = (250 x 1000)/(100 x 3785)= 660 mg/lt.

Clasificación de los sólidos consideradas proporcionalmente

presentes

en

agua

residual

Es conveniente considerar la forma proporcional en que los diversos componentes de Las aguas negras entran a formar parte a ella, además de hacerlo en términos absolutos, por lo tanto debe recordarse que por lo general, en la composición de Las aguas negras sus diversos constituyentes entran en los siguientes porcentajes aproximadamente: a) Ma teri al orgánico 50%: minerales 50%. b) Materia] sedimentable 20%: no sedimentable 80%. c) Materia] sedimentable orgánica 67%: mineral 33%. d) Ma terial no sedimentable orgánica 50%; minera] 50%. Estas cifras son aplicables en forma general, por lo que deberán determinarse por medio de los análisis correspondientes para cada caso de Importancia. De las tablas A y D puede averiguarse los porcentajes promedios letrin

Contaminación de fuentes poz

Ca a

agua

manantial Ca a

52

río

basura o



TABLA B Condición física de los constituyentes principales de agrias negras de media fuerza, (unidades con partes por millón) según Metcalf y Eddy.

Sólidos Suspendidos 300

Sólidos Sedimentables (2h) 150. Sólidos Coloidales (+ ó -) 150

Orgánico 100 Mineral 50

Sólidos Coloidales (+ ó -) 50. Sólidos Disueltos ( 450)


Sólidos Filtrables 500

Resultado

de

la


Sólidos Sedimentables 150.

Sólidos Coloidales 200


contaminación

o

Sólidos Totales 800 ppm ó mg/lt

Sólidos Disueltos 450

polución.-

Las aguas negras constituyen una carga de la comunidad que las producen. Es cierto que contiene ingredientes recuperables, pero como en el caso de la extracción de oro, del agua del mar, el proceso de recuperación cuesta más que el valor de las sustancias recuperadas, no se ha ideado ningún proceso de tratamiento de las aguas negras domésticas para producir un caudal higiénico que resulte beneficioso, sin embargo, como es indispensable tratar las aguas negras, puede sufragarse una parte del costo del tratamiento, mediante la recuperación de productos útiles. Las aguas negras naturales o Las aguas resultantes de su tratamiento, se han usado para Los siguientes fines: -

Para riego.

Para enfriamiento de los accesorios para las instalaciones productoras de energía. Para diversos fines en las Instalaciones industriales. Como ejemplo, para apagar el coque de las fábricas de acero, para la reposición del agua subterránea, para lavado, Limpia y para otros fines. Entre las recuperaciones que pueden obtenerse de las agua; negras figuran: El lodo, por su valor como fertilizante y su contenido de calor, la grasa, la arena, como material para carreteras, caminos y rellenos, y el gas combustible procedente de la digestión del lodo. Se ha -

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podido recuperar vitaminas. B-12 del lodo de Las aguas negras, pero el proceso no es todavía económico. Se está usando satisfactoriamente el Lodo desecado activado, como alimento para las vacas y gallinas. La estabilización biológica de los desechos orgánicos, puede abrir nuevos horizontes para su aprovechamiento y la obtención de alimentos a partir de ellas. La fotosíntesis es un factor importante para activar cambios biológicos.

Análisis físico, químico y biológico de aguas residuales.- Las aguas tienen sus propias características de acuerdo a su historia y uso, los an á l i s i s se re ali zan con la finalidad de decidir la instalación de unidades de tratamiento de acuerdo a su origen.

1. Físico: Parámetros

Origen

- Sólidos : Su mi ni st ro de agua, residuos industriales y domésticos. - Temperatura: Residuos industriales y domésticos. - Color : Residuos industriales y domésticos. - Olor : Residuos industriales, aguas residuales y descomposición.

2. Químico: Parámetros Orgánicos

Origen

- Proteínas : residuos comerciales y domésticos. - Carbohidratos : residuos comerciales y domésticos. - Gr as a animal : residuos industriales y domésticos. Aceite y grasas Minerales : Industriales y domésticos. Agentes censo activos(detergentes) :residuos industriales y domésticos. :residuo agrícolas. Pesticidas

Parámetros Inorgánicos - PH

:residuos industriales. - Cloruros : se rv ic io de agua potable, residuos industria1es, filtraciones y aguas subterráneas. Alcalinidad : servicio de agua potable, residuos industriales, filtraciones y aguas subterráneas. - Nitrógeno : residuos agrícolas y domésticos. - Fosforo : residuos agrícolas y domésticos. - Azufré : residuos industriales. Compuestos metales pesados : residuos indust riales.

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Gases. Oxigeno

: servicio de una potable y infiltrac io ne s de aguas de superficie. Acido sulfhídrico : descomposición de aguas domésticas. Metano (biogas anaeróbico): descomposición de aguas domesticas.

3. Biológicos: Parámetros

Origen

- Protistas : Residuos domésticos planta de tratamiento. - Virus :(cuerpos pequeño patógenos) residuos. domésticos y planta de tratamiento. - Plantas - Animales

: ríos Y planta de tratamiento. : ríos Y planta de tratamiento.

ALGAS SÁPIDAS Y OLOROSAS

ALCAS QUE OCASIONAN OLORES Y SABORES Reproducción por permiso especial "Algas of Importance in Water Supplies", Palmer, Tarzwell y Walter Public Works Magazine junio de 1955.

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Contaminación de Aguas

Ingº Jesús Ormachea Carazas ALGAS QUE OBTURAN LOS FILTROS

ALGAS QUE OBTURAN LOS FILTROS

Reproducción por permiso especial "Algas of Importance in Water Supplies", Palmer, Tarzwell y Walter Public Works Magazine junio de 1955.

CAPITULO V PROCESO DE AUTO DEPURACIÓN, PURIFICACIÓN Y TRATAMIENTO de de

Auto purificación las corrientes auto agua.- La

purificación de las corrientes se debe a la dilución, sedimentación, reducción, oxidación y acción de la luz solar, los afectos son físicos, químicos y biológicos. La Luz solar es eficaz para la auto purificación, por su efecto esterilizante sobre c i e r ta s bacterias, por su capacidad de colocación y por la fotosíntesis, mediante la cual Los organismos que poseen clorofila toman energía del sol y La convierte en al im en to para otros seres vivos absorbiendo anhídrido carbónico durante el proceso y desprendiendo oxigeno. La rapidez de la autopurificación depende de La clase de materia orgánica, de la presencia de oxígeno utilizable, de La velocidad de la preservación de la temperatura, de la sedimentación y de la velocidad de la corriente. Las corrientes lentas tienen más probabilidad de autopurificarse por si solo; en menor distancia que los de escurrimiento rápido y turbulento, mientras, que éstos últimos se auto purifican probablemente a menos tiempo a igualdad de otras condiciones. La absorción del oxígeno es más rápida en una corriente cuya superficie esté agitada que en una corriente de superficie lisa, sin embargo el desarrollo de alga, otras actividades biológicas y el efecto de la luz solar y de la sedimentación pueden ser Capítulo 6

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factores más potentes que la agitación de la superficie en la autopurificación. Autopurificación de los lagos y lagunas.- Las aguas negras pueden arrojarse a los lagos con los buenos resultados como a las corrientes en movimiento, si existen condiciones favorables para la autopurificación, sin embargo, La descarga de Las aguas negras o de Los Líquidos residuales de las instalaciones de tratamiento en un lago, aportará nutrientes al agua que los recibe y puede estimular el desarrollo de flora y lagunas acuáticas, se incorporan suficientes nutrientes para sostener una vegetación excesiva, puede dejar de ser útil como fuente de abastecimiento de agua, como medio para recreos acuáticos, etc. el riesgo de tal situación puede evitarse mediante: 1. La interrupción de la descarga del líquido que fluye de la instalación de tratamiento del lago. 2. El combate del desarrollo de algas, mediante el uso de algácidas o por la introducción de flora o fauna productora. 3. El cambio del régimen del Lago para crear un medio diferente. 4. El trata mien to de las aguas del lago para eliminar la vida acuática.

Autopurificación

igual manera la autopurificación en embalses y mares es cada vez difícil de conseguir es por ello la confederación global de océanos y costas reconoció la dependencia de la salud de los océanos y sus costas al manejo apropiado de las cuencas hidrográficas .Adicionalmente, el Consejo Económico y Social de Naciones Unidas, en su examen del programa 21, recomendó "adoptar el concepto de cuenca hidrográfica, incorporando la conservación de la biodiversidad y el uso sostenible de otros recursos como: suelos, bosques, humedales, montañas, y aplicar principios de manejo integrado del agua a través de todo el sistema de recursos acuáticos para proporcionar una eficiente y equitativa asignación del agua una armonización con los sistemas de administración del agua" (Naciones Unidas-CDS, 2001). En sentido similar, dentro de su formulación de acciones, la Plataforma de Acción de Rio de Janeiro hacia Johannesburgo 2002 (Rio de Janeiro, Brasil 23-24 octubre 2001), manifestó la necesidad de "promover una gestión integral de cuencas con una visión ecosistémica..." (PNUMA/ORPALC/CEPAL, 2001), además el manejo del agua fue identificado como un punto clave en la Conferencia Internacional sobre el Agua: Bonn, 2001 (Bonn 3-7 diciembre 2001). Esta conferencia resaltó, en sus recomendaciones para la acción que, en la asignación del recurso agua, se debe reflejar las relaciones entre el agua superficial y subterránea y entre las aguas interiores y las aguas costeras, incluyendo el crecimiento del suelo urbano, del manejo de los suelos, la necesidad de mantener la integridad de los ecosistemas y la degradación medioambiental (Gobierno Federal de Alemania, 2001). AIREACIÓN Y FILTRACIÓN DEL AGUA.- a) La aireación es la adición de aire al agua. Ello agrega oxígeno al agua y permite que los gases atrapados en ella puedan escapar. b) La filtración a través de un filtro de arena y piedras pequeñas remueve gran parte de las impurezas que se mantienen todavía en el agua, estos procesos lo veremos más adelante. Capítulo 6

en

los

Embalses

y

Mares.- de

Página 57



5.1 DESARROLLO Y CLASIFICACIÓN DE RESIDUALES

LOS

MÉTODOS

DE TRATAMIENTO DE AGUAS

Los métodos corrientes para el tratamiento de las aguas negras han ido perfeccionándose por lo general con dos propósitos: 1º La captación de sólidos sedimentables y 2º La estabilización biológica de los sólidos restantes,hasta el puntoque sea deseable. Significa,entonces que es posible lograr cualquier fin, desde la extracción de las basuras,hasta la conversión de las aguas negras en agua, potableu otros resultados intermedios. Según la meta que se persiga variará los costos de inversión, tanto para los estudios previos,como para la ejecución de la obra.Sin embargo la tarea del ingeniero es la realización de obras que puedan funcionar de manera satisfactoria y económica. El tratamiento de las aguas negras consiste en imitar los procesos de la naturaleza,poniéndolos bajo control y acelerándolos por medio de una infraestructura adecuada. El problema del tratamiento comprende dos aspectos importantes; lº El tratamiento de las aguas y, 2º El acondicionamiento y la disposición de los subproductos del tratamiento, tales como las cerniduras y los lodos.

5.2 CLASIFICACIÓN

DE

LOS

MÉTODOS DE TRATAMIENTO

La clasificación que se establezca en todo caso depende de los propósitos que se persiga .Para los fines y alcances del curso, tenemos la siguiente clasificación: a) TRATAMIENTO PREVIO .-- Se llama así alas medidas que se emplean para la remoción de desechos que impidan el desarrollo de mecanismos y procesos mayores. Aquí están comprendidos las rejillas de separación ancha,las cuales retienen materia voluminosa,como animales muertos,latas basuras, trapos,grandes fragmentos de bazofia, etc. que pudieran estorbar o dañar las tuberías o las maquinarias. b) TRATAMIENTO PRIMARIO.- Se encuentran dentro de esta categoría,todo los dispositivos diseñados para la remoción de materia sobrenadante o sedimentable por medios físicos y mecánicos.En otros términos el tratamiento primario,consiste en el empleo de procesosdesedimentación para eliminar sólidos de naturaleza orgánica,sin ninguna acción bioquímica. c)

TRATAMIENTO PARCIAL.- Este término ha sido adoptado para aquellos, procesos primarios,en los cuales se mejoran sus resultados por mediode la utilización de coagulantes químicos, tales como sales de aluminio,hierro o cal. Como procedimiento auxiliar el tratamiento parcial puede ser suficiente en aquellos casos en que se requiera obtener efluentes de calidad superior a los que resultan del tratamiento primario,sin embargo no justifican los fines de un tratamiento completo.

d)

TRATAMIENTO

SECUNDARIO

Y

COMPLETO.-

El tratamiento secundario requiere de unidades en las cuales se efectúa una acción bioquímica,con el fin de satisfacer la DBO de la materia orgánica restante

Capítulo 6

Página 58



del líquido,luego de haberse clarificado en los procesos primarios. Los sólidos así tratados,son a la vez coagulados,haciendo sedimentable de este modo mucha materia que no lo era en el tratamiento primario. El procedimiento final es una nueva sedimentación. Las unidades más convenientes para el tratamiento secundario son los filtros percoladores y las del tipo de lodos activados. En cada e)

caso se

usa

la

sedimentación final.

DESINFECCIÓN Y POTABILIZACION DE LOS EFLUENTES DE UN TRATAMIENTO COMPLETO.- Del tratamiento completo salen efluentes 'bastante clarificados y estabilizados, pero aún cargados con algunos sólidosy gran cantidad de bacterias. Con la utilización de pequeñas dosis de cloro es fácil matar las bacterias. También posible filtrar los efluentes del tratamiento completo a .través de lechos de arena y clorarlos a fin de asegurar efluentes potables.

f) TRATAMIENTO DE LODOS Los lodos de las aguas negras están constituidos por los sólidos que se eliminan en las unidades de tratamiento primario y secundario,junto con el agua que se separa c o n ellos. Mientras que en algunos casos es satisfactoria la disposición de ellos sin someterlos a tratamiento, generalmente es necesario tratarlos en alguna forma,es decir prepararlos,acondicionarlos y eliminarlos sin originar inconvenientes. Este tratamiento tiene dos objetivos, siendo el primero de estos, eliminar total o parcialmente el agua que contienen los lodos,para disminuir su volumen en fuerte proporción y, en segundo lugar, para que se descompongan todos los sólidos orgánicos putrescibles transformándose en sólidos minerales solidos orgánicos relativamente estables. Esto se logra con la combinación de dos o más de los métodos siguientes: 1. Espesamiento 2. Digestión,con o sin aplicación de calor 3. Acondicionamiento c on productos químicos 4. Filtración al vacío 5. Secado aplicando calor 6. Incineración. 7. Oxidación húmeda Centrifugación

TRATAMIENTO PREVIO DE LAS AGUAS NEGRAS - EQUIPO Y MAQUINARIA 1 . REJILLAS por barras usualmente GRUESAS.- Están formadas espaciadas desde 2 hasta 15 cm. Generalmente tienen claros de 2.5 a 5 cm.Aunque algunas vecess e usan las rejas grandes en posición vertical, la regla general es que deben instalarse co n un ángulo de45 a 60ºcon la vertical. La limpieza se realiza en forma manual o por medio de rastrillos automáticos. Se recomienda que las rejas que requieren limpieza manual,se instalen dando una inclinación 30a 45ºcon la vertical. Los sólidos separados se eliminarán enterrándolos o Capítulo 6

Página 59



incinerándolos, o se desmenuzadoras y se

reducen de reintegran a

tamaño c on trituradoras las aguas negras.

o

Figura Rejilla gruesa limpiada a mano 2 . TRITURADORES.Son aparatos suplementarios que tienen el propósito de moler o triturar los sólidos detenidos por las rejillas,de modo que pudieran ser reintegrados a las aguas negras sin peligro de obstruir las bombas o las tuberías, o afectar a los sistemas de tratamiento posteriores.Sin embargo estos aparatos han sido remplazados por otros capaces de desempeñar el doble papel de rejillas y molinos a la vez.a continuación la figura del triturador.

Figura del Triturador 3 . DESARENADORES,- Las aguas negras por lo general contienen cantidades relativamente grandes de sólidos inorgánicos como arena, cenizas y grava, a los que generalmente se les llama "arenillas". Esta materia debe ser extraída de modo que no cause incomodidades tales como: desgastes, obstrucciones, interrupciones y aún formaciones duras y compactas en los cienos. Capítulo 6

Página 60



Los desarenadorescomúnmente se diseñan en forma de grandes canales. En estos canales la velocidad disminuye lo suficiente para que se depositen los sólidos inorgánicos pesados,manteniéndose ensuspensión el material orgánico. Los desarenadores de canal deben diseñarse de manera que la velocidad se pueda controlar para que se acerque lo más posible a30 cm. por segundo. El tiempo de retención debe basarse en el tamaño de las partículas que deben separarse y varía de 20 segundos a un minuto. Teóricamente una partícula de alta gravedad específica, suspendida en el agua se sedimenta a velocidad constante. Supongamos que una partícula P, caiga una distancia d en un tiempo t, con una velocidad de caída R, mientras recorre una distancia L, por ser llevada con una velocidad horizontal V, que corresponde al cociente Q/bd, siendo esta la velocidad promedio a lo largo del estanque de sedimentación.

Figura del desarenador

Luego

tenemos

que: Q = V.d.b= (L/t) d.b ; pero d = Rt. Q = R.b.L

De aquí se infiere que manteniendo Q constante, para cualquier valor de R (que estará f i j a d o por el diámetro de las partículas que queremos remover),habrá un área superficial b.L inversamente proporcional, o s ea, el área b.L será mayor si se seleccionan partículas más pequeñas para ser extraídas y viceversa.

TRATAMIENTO PRIMARIO El tratamiento primario consiste básicamente en la separación de los sólidos suspendidos en t o d o lo posible y la remoción de. los mismos en forma de lodos, espumas o natas para su destino final. Capítulo 6

Página 61



Dado que aproximadamente el 50% de la materia-suspendida es sedimentable, se deduce- que el tratamiento primario remueve mucho sedimento, a la vez que reduce marcadamente la DBO del líquido. El proceso de la sedimentación depende de factores tales como la gravedad específica de la materia, la viscosidad del líquido (que depende de la temperatura), de las dimensiones superficiales y de la profundidad del estanque de sedimentación. Tratándose de materia orgánica suspendida y muy liviana, es d e ci r de una densidad muy cercana a la del fluido, se observa que el fenómeno de la sedimentación es aún más sensible a cualquier pequeño cambio que ocurra en las condiciones ambientales

FOSAS SÉPTICAS (TANQUES SÉPTICOS). En lugares donde no existe alcantarillado público y por lo tanto no es posible alejar los desechos líquidos de una casa con la facilidad y la sencillez que permiten esas instalaciones, se hace necesario usar sistemas individuales de disposición de aguas negras, siendo el más conveniente el dispositivo conocido como FOSA SÉPTICA, que es una instalación que resuelve en forma satisfactoria el problema de eliminación de pequeñas cantidades de aguas residuales, provenientes de casas aisladas o en pequeños grupos escuelas etc. cuando se dispone de terreno Suficiente de calidad adecuada para ejecutar las obras. La fosa séptica consta de dos partes: 1) un depósito impermeable, que se designa con el nombre de Tanque séptico, generalmente subterráneo, construido atendiendo ciertos requerimientos y donde se efectúa: la sedimentación de la materia en suspensión, la formación de natas en la superficie del agua debido a sólidos flotantes y la descomposición de la materia orgánica por la acción de las bacterias anaerobias, que proliferan en ausencia de oxígeno libre, lo que constituye un “proceso séptico"; y. 2) una instalación para oxidar el efluente del tanque séptico, ya dichas aguas no contienen oxígeno disuelto, pero si se ponen en contacto con este elemento, rápidamente lo difunden en su seno, oxidando la materia orgánica y mineralizándola.

La instalación para oxidar el efluente séptico más usada ,conocida con el nombre de CAMPO DE OXIDACIÓN, requiere un área de terreno poroso con una red de tuberías colocadas en el subsuelo, por las cuales se distribuye el mencionado efluente y se oxida al entrar en contacto con el aire contenido en los huecos del terreno y con las bacterias aerobias que existen en él, infiltrándose el agua resultante a mayores profundidades o desalojándose por medio de drenes para su eliminación final. Es preciso recalcar que a más del tanque séptico se requiere de un campo de oxidación con la capacidad a d e c u a d a . C u a n d o el terreno no posee una buena capacidad absorbente se Capítulo 6

Página 62


necesita

construir


un pozo absorbente.

FUNCIONES DE LOS TANQUES SÉPTICOS.- Los

desechos líquidos caseros sin ningún tratamiento, taponarían rápidamente casi todas las formaciones más porosas de grava , el tanque séptico acondiciona a las aguas negras para que se puedan infiltrar con mayor facilidad en el subsuelo y, por lo tanto, la función más importante del tanque séptico es proporcionar una protección para conservar la capacidad de absorción del subsuelo. Para impartir, esta protección el tanque séptico debe cumplir con tres funciones: 1. Eliminación de sóli do s.- Al verterse las aguas negras de un edificio a un tanque s ép tic o, se reduce su velocidad de escurrimiento y los sólidos más grandes se sedimentan en el fondo o se elevan a la superficie. El tanque retiene los só li do s y descarga el efluente clarificado. las bacterias existentes son de 2. Tratamiento biológico.las variedades denominadas anaerobias, q u e prosperan en ausencia de oxígeno libre; esta descomposición o tratamiento de las aguas negras bajo condiciones anaerobias es un " pro ceso séptico". Las aguas que han sufrido ese tratamiento c a u s a n menos obturaciones que las aguas negras crudas, que contengan la misma cantidad de sólidos suspendidos. 3. Almacenamiento de natas y lodos o cienos.Los lodos o cienos son el resultado de la acumulación de los sólidos en el fondo del tanque, mientras que la nata es la porción parcialmente sumergida de los sólidos flotantes aglomerados, que se forman en la superficie del fluido del tanque. Los lodos y, en menor proporción, las natas se digieren y se compactan a menores volúmenes. Sin embargo, no importa cuán eficiente sea el proceso, quede un residuo de materiales sólidos inertes, al que se debe proporcionar espacio suficiente de almacenamiento en los intervalos entre las limpiezas, pues, en otra forma, se Arrastrarían infiltración.

Capítulo 6

del

tanque

y

obstruirían

el

sistema

de

Página 63



Figura Nº se muestra las partes que integran una PTAS con Pozo séptico: 1.vivienda, 2.tapas de inspección y mantenimiento, 3.Pozo Séptico, 4.filtro percolador en caso que no haya campo de oxidación. ELEMENTOS

QUB

INTEGRAN

UNA

FOSA

SÉPTICA

1. Tanque

séptico: donde se desarrollan los procesos de sedimentación y séptico. 2. Caja distribuidora; para mejor funcionamiento del campo de oxidación. 3. Campo de oxidación: debe existir siempre que las condiciones locales lo permitan. de absorción (filtro percolador): será necesario en 4. Pozo determinados casos , en sustitución del campo de oxidación.

LOCALIZACION 1. Se hará de acuerdo con, la 2. El tanque séptico debe

topografía general del terreno. estar localizado a una distancia horizonte mínima de 3 mts. de la vivienda. de oxidación debe estar localizado a una distancia 3. El campo horizontal mínima de 15 mts. de cualquier fuente de abastecimiento de agua. 4. El fondo del campo de oxidación estará a una distancia vertical mínima de 1.50 mts. arriba d e l nivel freático.

DATOS DE DISEÑO I. Tanque séptico 1. Gasto que puede Capítulo 6

recibir de aguas

negras: Página 64



a) Para viviendas o grupo de viviendas, incluyendo espacio para lodos ………………………………………………………….. 150

lts./persona/día. b) Para escuelas sin internado, incluyendo espacio para lodos………………………………………………………………………………….… 50 lts./persona/día. 2. Periodo de retención de 24 a 48 horas. 3. Capacidad mínima 1500 lts. 4. Tirante mínimo d el líquido de 1.10 mts. 5. El largo de 2 a 3 veces su ancho. 6. Diferencia de altura entre las tuberías de entrada y salida de 0.05m.

II.

Campo de oxidación

1. Se diseñará de acuerdo con el resultado de la prueba de percolación. 2. El número mínimo de líneas de tubería será de dos. 3. La longitud máxima de cualquier línea de tubería será de 30 mts. 4. La separación mínima entre líneas de tubería será de 1,80 mts. 5. La profundidad de las zanjas varía de 0.45 a 0.60 mts. 6. La pendiente de las zanjas será de 0.01 a 0.025 mts.por cada 10 mts.

III. Pozo de absorción 1. Se diseñará de acuerdo c o n las pruebas de percolación. 2. El fondo deberá estar a una 1,50 mts. del manto freático.

INSTALACIÓN DE TUBERÍA PARA CAMPOS

la

naturaleza d el

distancia

DE

terreno

vertical mínima

y de

OXIDACIÓN

La profundidad de colocación de la tubería siempre será menor de 90 cms. con respecto al nivel superior del terreno, la profundidad media recomendable es de 30 a 60 cms. (con altos niveles freáticos puede reducirse a 20 cms.). C o n esto se logra que el efluente de la fosa sea distribuido a la profundidad más conveniente de manera que el volumen mayor pueda infiltrarse en el suelo. Deberá evitarse la localización de campos de oxidación cerca de árboles, ya que sus raíces pueden llegar atapar y levantar las tuberías. Los tubos pueden ser de barro vitrificado o de concreto. Sobre las juntas separadas se colocará papel alquitranado c o n objeto de evitar que el material d e relleno de la zanja entre a los tubos y que suba la humedad.

La pendiente de estos será mayor, mientras más poroso sea el suelo, pero nunca mayor de 1% . El papel o paja que divide la tierra de la grava, evita que esta se tape con tierra. Si se usa papel, en este caso, Capítulo 6

Página 65


no será

USO


alquitranado.

Y MANTENIMIENTO DE POZOS

SÉPTICOS

1. Antes de poner en servicio un tanque séptico recién construido, se debe llenar con agua y de s e r posible verterse unas 5 cubetas con lodos procedentes de otro tanque séptico, a fin de acelerar el desarrollo de los organismos anaerobios. 2. El tanque séptico se debe inspeccionar cada 12 meses, cuando se trate, de instalaciones domésticas y cada 6 meses cuando se trate de escuelas u otros establecimientos públicos e industriales. 3. Al abrir el registro del tanque séptico para hacer la limpieza o la inspección, se debe tener cuidado de esperar u n r a t o hasta tener la seguridad de que el tanque se ha ventilado adecuadamente, pues los gases, que se acumulan en él pueden causar explosiones o asfixia. NUNCA SE USEN CERILLOS O

ANTORCHAS PARA INSPECCIONAR UN TANQUE SÉPTICO.

4. La inspección del tanque tiene por objeto determinar: a) la distancia del fondo de la nata al extremo inferior del tubo de salida, que no debe ser inferior a 8 cms. y b) el espesor de los lodos acumulados, que no debe exceder de los siguientes límites ver fig.:

Figura Pozo Séptico

en corte a detalle

5. Comúnmente la limpieza se efectúa por medio de un cubo provisto de un mango largo, o bombeándolos a un camión-tanque equipado con una bomba para extracción de lodos, Es conveniente no extraer todos los lodos, sino d e j a r una pequeña cantidad que servirá de inoculante, para las futuras aguas negras. 6. El tanque Capítulo 6

séptico

no

se

debe

lavar ni

desinfectar después Página 66



de haber, extraído los 1odos. La a d i c i ó n de desinfectantes otras sustancias químicas perjudican su funcionamiento por que no debe recomendarse su empleo. 7. Los unos

lodos extraídos se 60 cms. de profundidad.

deben

enterrar en

zanjas

u lo de

8. La caja de distribución se debe inspeccionar cada 3 ó 6 meses para verificar si no hay sedimentos, lo que indicaría un mal funcionamiento del tanque séptico. 9. Los campos de oxidación, zanjas filtrantes, filtros subterráneos y pozos de absorción(filtro percolador), deben inspeccionarse periódicamente pues con el tiempo se irán depositando materias sólidas que tienden a obturar los huecos del material filtrante co n lo que el medio oxidante comenzará a trabajar mal y en ese caso habrá necesidad de levantar la tubería y cambiar el material filtrante o construir un nuevo campo. 10. con

Los tanques sépticos que se abandonen o dejen, deben rellenarse tierra o piedra.

11. los

Las personas encargadas del mantenimiento y conservación de tanques sépticos deberán usar guantes y botas de hule.

ELEMENTOS SÉPTICA.

Y DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO CON POZOS SÉPTICOS

O FOSA

La fosa séptica más completa consta de tres compartimentos. Al llegar el agua al primero, decanta la materia más densa y se deposita en el fondo en forma de lodo; la materia más ligera forma en la superficie una espuma flotante. El agua pasa al segundo compartimiento a través de orificios a media altura. En este compartimiento se produce la decantación de sólidos y formación de espuma en menos cuantía. El efluente pasa al tercer compartimiento donde permanece hasta alcanzar un cierto nivel, capaz de cebar el sifón y descargar sobre la zona de depuración Biológica secundaria. En esta última etapa se efectúa la depuración en condiciones aeróbicas. Debe puntualizarse que en los dos primeros compartimentos citados se desarrolla una fermentación anaeróbica dándose las condiciones de una digestión convencional. Parte de los sólidos se licuan, parte se volatilizan y parte se depositan y concentran, siendo preciso su retirado periódico. El tercer compartimiento estará dotado de entrada de aire, reiniciándose unas condiciones aeróbicas en las aguas vertidas. El

proceso

que

se

desarrolla

en

el

interior

de

los

primeros

compartimentos constituye el “tratamiento primario” y el que se efectúa en el compartimiento fin al es el “tratamiento secundario”.

Capítulo 6

Página 67



Las aguas residuales se conservan en reposo durante un período de 1 a 3 días, según la capacidad del tanque. Durante ese período los sólidos más densos se depositan en el fondo formando fango. La mayoría de los sólidos ligeros, como las materias grasa, permanecen en el depósito formando una especie de espuma en la superficie del agua, mientras el efluente se lleva el resto al sistema final de evacuación. Los sólidos retenidos en la cámara séptica sufren una descomposición anaerobia producida por la acción de bacterias y de hongos. El resultado más importante de ese proceso es una considerable reducción en el volumen de los sedimentos, lo que permite que la cámara funcione por períodos de uno a cuatro años o más, antes de que sea necesario limpiarla. Esa descomposición afecta a los sólidos sedimentados, a la materia orgánica, disuelta o coloidal de las aguas residuales. Un burbujeo del gas a través del líquido obstaculiza en cierto grado la sedimentación normal de los residuos sólidos. Esa dificultad puede aminorarse añadiendo a la cámara séptica un segundo compartimiento en el que las materias más ligeras en suspensión que han pasado por el primero encuentren condiciones más favorables para la sedimentación. Esto es particularmente útil cuando la descomposición anaerobia es rápida y la cantidad de sólidos sedimentados en el primer compartimiento es muy grande. La masa de lodos del compartimiento suplementario suele ser más homogénea y tener un mayor grado de floculación que la del primero y se observa también una menor producción de espuma. La forma del depósito depende de la velocidad de circulación de vertido a través del mismo, el espesor de la capa de fango que se acumula y las zonas posibles de estancamiento. Si el depósito se diseña con una profundidad demasiado grande con relación a las otras dimensiones, se produce una corriente directa desde la entrada a la salida, y el período de retención se reduciría considerablemente. Si por el contrario el depósito se diseña con poca profundidad, el espacio libre de fangos sería demasiado pequeño y la sección transversal útil se reduciría innecesariamente. Cuando la anchura sea excesiva, existirán grandes espacios muertos en las esquinas, en los que el líquido tendrá poco o ningún movimiento. Por último, si el tanque fuese demasiado estrecho, la velocidad de circulación sería tan grande que no se produciría una sedimentación eficaz. Las investigaciones demuestran que la longitud de los depósitos rectangulares debe ser por lo menos el doble, pero no más del triple de su altura. La profundidad del líquido no debe ser inferior a 1.20 m pero tampoco superior a 1.70 m en las fosas de gran tamaño. El espacio libre que se deja sobre el nivel del agua suele ser de 30 cm. La relación entre el largo y ancho del tanque séptico será como mínimo 2:1. Capítulo 6

Página 68



El efluente de los tanques sépticos no ingresará directamente en un cuerpo receptor de agua. Normalmente, todo efluente de tanque séptico será tratado por un sistema de oxidación. El periodo mínimo de retención de los líquidos en los tanques sépticos será de un día. En circunstancias especiales se aceptará periodo hasta de 18 horas. A fin de mejorar la calidad de los efluentes, los tanques sépticos, podrán subdividirse en 2 ó más cámaras. No obstante, se podrán aceptar tanques de una sola cámara cuando la capacidad útil del tanque séptico no es superior a los 5m 3. Ningún tanque séptico se diseñara para una capacidad superior a los 20m 3 en el primer caso, cuando el volumen de líquidos a tratar en un día sea superior a los 20m 3 se buscara otra solución; en el segundo, aún cuando el volumen estimado de líquidos sea menor se le dará la capacidad mínima de 3m3. Cuando el tanque séptico, tenga más de dos cámaras, la primera tendrá una capacidad de por lo menos 50% de la capacidad útil total. Todo tanque séptico tendrá un espacio adicional al de su capacidad útil, destinado al almacenamiento de lodos y espumas, la capacidad adicional del tanque por este concepto se calculará por las formulas correspondientes. El tanque séptico será diseñado sobre la base de que es acondicionador de los líquidos para su buena infiltración y oxidación en el campo de absorción. Los terrenos se clasificarán de acuerdo a los resultados de la prueba de absorción en: Rápidos, Medios y Lentos. Para clasificarlos se hará uso de la siguiente tabla:

Cuadro Nº .01

Clase de terreno Rápidos Medios Lentos

Tiempo para infiltrar 25 mm de 0 a 9.9 minutos de 10 a 19.9 minutos de 20 a 30 minutos

La clasificación del terreno se determinará por medio de la “ Prueba de Absorción ”. Las distancias de los : 1) tanques sépticos, 2) campos de percolación 3) pozos de absorción, a los :, ,a) pozos de abastecimiento b) tuberías de agua c) corrientes de agua y d) a las viviendas, estarán de acuerdo a la siguiente tabla: Capítulo 6

Página 69



Cuadro Nº .02

Tipo de Sistema Tubería de desagüe Tanque Séptico Campo de percolación Pozo de absorción (filtro percolador)



Distancia mínima en metros Pozo de Tubería Corriente consumo Vivienda de agua de agua de agua 15 3 _ 3 15 3 _ 3 25 15 8 6 20

10

10

6

Volumen del tanque

Las cámaras sépticas deben dimensionarse teniendo en cuenta un volumen destinado a la sedimentación y un volumen para la acumulación del lodo, de acuerdo a la siguiente expresión: V  V sed .  V lod .

V sed .  Q  T

V lod . 

P f  K  P L 1000

Q  Q p80%

Donde: = Volumen útil (m 3) = Volumen de sedimentación (m 3) = Volumen de acumulación de lodos (m 3) = Tiempo de retención (días) = Número de personas ó unidades de contribución (habitantes ó unidades) K = Tasa de acumulación de lodo (días) P = Periodo de limpieza (años) L V V . sed V . lod T P f



Tiempos de retención (T)

Los tiempos de retención van desde las 24 horas para tanques de 1,500 litros, hasta las 12 horas para tanques mayores a 9,000 litros de capacidad. Cuadro Nº .03

Tasa de acumulación del lodo (K) Capítulo 6

Página 70



t = temperatura Intervalo entre limpieza del tanque séptico (años) 1 2 3

Valores de K en días t < 10 ºC 10 < t < 20 ºC t > 20 ºC 94 134 174

65 105 145

57 97 137

Condiciones complementarias de las fosas sépticas son: 











Longitud del tanque, entre dos y tres veces la anchura. Profundidad útil: 1.2 m < profundidad < 1.7 m Resguardo mínimo sobre nivel de agua > 0.30 m Con dos compartimentos, el primero tendrá un volumen útil del 66% Con tres compartimentos, el primero tendrá un volumen útil del 50%, y cada una de las otras dos cámaras el 25% Los registros deben estar ubicados de forma tal que posibiliten la limpieza del tanque séptico, deberán tener aberturas de 0.60 m.

Pozo de absorción o infiltración(filtro percolador). Método utilizado solo cuando no exista la suficiente área libre para instalar las zanjas de percolación o cuando el suelo sea impermeable en sus primeras capas. El efluente del tanque séptico que ingresa al pozo de absorción que generalmente es de sección circular, se percola en las paredes de cada pozo. Las paredes verticales del pozo son forrados con ladrillos de juntas abiertas u otro material de albañilería sin ningún mortero. La separación mínima entre dos pozos de percolación será 3 veces el diámetro de la mayor de ellas y para pozos de 6.00m. de profundidad la separación será también de 6.00m. Para calcular las dimensiones de los pozos(filtros percoladores) se utiliza la siguiente tabla: Cuadro Nº .04

Coeficiente de Absorción del terreno (cálculo de pozo absorbente para gasto de 190 l/h/d) Tiempo en minutos Superficie de para que el nivel filtración de agua baje 2.5cm requerida por (prueba de persona y dia absorción) en m2 1 0.88 2 1.08 5 1.44 Capítulo 6

Página 71



10 30 mas de 30

2.25 4.50 no es conveniente

Para el cálculo del área requerida se tiene la siguiente ecuación: Area 

 Poblacion  Dotacion 0.80  Superficie Filtracion 190

Donde: Área = Área total requerida (m 2) Superficie Filtración = Superficie de filtración requerida por persona y

día en m 2 (tabla) = Población futura del proyecto

Población

La profundidad del pozo se calcula: H 

Area Diametro  3.1416  NumeroPozo s

Siguiendo los criterios descritos anteriormente, se calculó los tanques sépticos y pozos de infiltración para una población:

EJEMPLO DE DISEÑO DE FOSA Ó TANQUE SÉPTICO Y POZO DE INFILTRACION PARA UNA DETERMINADA COMUNIDAD TANQUE SÉPTICO PARAMETROS DE DISEÑO Población futura (hab). Dotación (lit/hab/día) Caudal de aguas residuales (m 3/día) Q  Q p80%

349 60.00 16.75

DIMENSIONAMIENTO DE LA FOSA SEPTICA(TANQUE SÉPTICO) Periodo de retención ( T ) Volumen de sedimentación

(días) (m 3)

V sed .  Q  T

Tasa de acumulación de lodos K Periodo de limpieza Volumen de acumulación de lodos V lod . 

P f  K  P L

16.75 65.00 1.00 22.685

1000

Volumen total V  V sed .  V lod .

Capítulo 6

(l/h/año) (años)

1.00

39.44

Página 72



Tendrá 02 cámaras. la primera los 2/3 del área total y la segunda 1/3 Altura del tanque séptico (hasta espejo de agua) 1.60 Borde libre 0.30 Total área superficial 24.65 Relación ancho / largo 1/3 Ancho 2.76 Largo 8.33

EN RESUMEN : DIMENSIONES DE LA FOSA SEPTICA(tanque séptico). Ancho Largo Largo Largo

asumido asumido primer compartimiento segundo compartimiento

2.80 8.40 5.70 2.70

DIMENSIONAMIENTO DE POZO DE INFILTRACION (filtroPercolador) Resultado de Prueba de absorción (min) Área requerida según tabla (m 2) Diámetro del pozo de infiltración (m) Numero de pozos Profundidad (m)

14.00 238.05 3.00 7.00 3.60

LAGUNAS DE ESTABILIZACION DEFINICION.-

Una laguna de estabilización es una obra destinada a la depuración de residuos líquidos de naturaleza orgánica, mediante procesos biológicos, químicos y físicos,análogos a los de autodepuración: Procesos biológicos: Descomposición aeróbica de la materia orgánica por la acción de bacterias. Procesos químicos: Precipitación de la materia coloidal, y de algunas sustancias disueltas. Procesos físicos: Decantación,mezcla y dispersión. 



 

Los procesos biológicos tienen lugar gracias a una relación simbiótica existente entre algas y baterías. La materia orgánica entrante es oxidada por las bacterias, dando lugar a NH 3, NO 3, CO 2, SO 4, HO 2, y otros subproductos finales del metabolismo aerobio. Estos componentes son utilizados por las algas para sintetizar nuevas células y, durante el día, producir oxígeno que suplanta el transferido por la acción del viento, el cual es utilizado por las bacterias para descomponer, el agua residual. Capítulo 6

Página 73



Las lagunas de estabilización pueden considerarse como reactores biológicos de mezcla completa sin recirculación de sólidos.El mezclado se consigue,normalmente por medios naturales ( viento,calor,fermentación) . Las lagunas de estabilización son vasos formados por diques de tierra y se construyen para funcionar c o n profundidades de 1.0 a 1.5 mts; Si la profundidad es menor,se promueve el crecimiento de plantas acuáticas,mientras si es mayor se interfiere el mezclado y la transferencia de oxígeno, d e s de la superficie.

APLICACIONES: Para pequeñas comunidades, con condiciones favorables, las lagunas de estabilización constituyen un método de tratamiento simple,económico y bastante eficiente. El

proceso

es

aplicable

en

pequeñas

comunidades

siempre

que:

1. El clima permita el desarrollo de algas durante todo el año. Por ejemplo aquellas regiones de gran radiación solar y de clima árido. 2. En lugares donde hay terrenos bajos, suficientemente alejados de las zonas residenciales, con área adecuada y de costo bajo.

MECANISMO DEL PROCESO.-Las acciones que se realizan en una laguna;de estabilización son semejantes a las que tienen lugar en ríos y lagos naturales. La materia orgánica contenida en los líquidos residuales es procesada por bacterias aeróbicas transformándose en CO 2,amonio y otras sustancias nutritivas para las algas. Estas sustancias,el líquido y la luz solar constituyen el medio adecuado para el desarrollo de las algas, las cuales consumen el CO 2 y por la fotosíntesis producen el oxígeno necesario para la mantención de las condiciones aeróbicas y desarro11o de las bacterias.Con el desarrollo de bacterias, nuevas cantidades de materia orgánica se tornan necesarias(alimento), siendo suplidas por las aguas negras influentes. En las lagunas se produce también la mezcla, dispersión y decantación de materia contenidas en las aguas residuales. Los sólidos orgánicos que se depositan,entran en descomposición en condiciones aeróbicas o eventualmente anaeróbicas por lo menos en parte, dependiendo de su posición en relación al medio circundante. La dispersión se hace por medio de corrientes internas y por la agitación provocada por los vientos. La cantidad de oxígeno puede .aumentar durante el período, diurno,a valores por encima de la saturación (40 ppm o hasta más). El punto de saturación es de 9 ppm a 11ºC. La aereación superficial es pequeña. La gran contribución es debida a la fotosíntesis 1.65 Kg de oxígeno disuelto por Kg. de Capítulo 6

Página 74



alga.

FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL FUNCIONAMIENTO DE LAS LAGUNAS (1) FACTORES LOCALES a) La luz solar: La radiación solar varía, c o n la

latitud la altitud y con las condiciones loc ale s denubosidad, habiendo por lo tanto, regiones más favorables que otras para la aplicación del método. b) Temperatura.Existe una correlación entre lo temperatura del aire y la temperatura en las lagunas, tanto más pronunciada cuanto menor sea la profundidad de la laguna. c) Vientos.- La agitación provocada por los vientos es benéfica porque favorece la aereación superficial, produce dispersión de sólidos y la mezcla del oxígeno d i su e l to en la masa líquida. las ondas provocadas por la a c c i ó n de los vientos pueden provocar la erosión de las márgenes.

Capítulo 6

Página 75



Figura de una laguna de estabilización en corte y en planta. (2) FACTORES RELACIONADOS AL PROYECTO a) Localización.Se recomienda que las lagunas sean ejecutadas a una distancia de por lo menos 1000 metros de las áreas urbanizadas ya 500 mts. de las residencias aisladas. Se debe dar preferencia al lado para el cual los vientos predominantes soplan. La protección de manantiales y aguas subterráneas eventualmente aprovechadas, el escurrimiento por gravedad,las características del suelo, las disponibilidades del terreno y su costo son otros puntos a se r considerados. Se debe evitar la introducción en las lagunas de aguas, pluviales de las áreas vecinas. b) Número de unidades.-Se pueden ejecutar una gran número de caso s, ha s i d o adoptada Capítulo 6

o más lagunas, En un la laguna única, Página 76



particularmente cuando se requiere de grandes áreas. En el caso de lagunas múltiples se puede considerar: 1) lagunas en paralelo. 2) lagunas en serie. Con la primera disposición se gana flexibilidad y facilidad de operación en cas o de mantenimiento. En las lagunas en serie que reciben aguas .residuales sin tratar, la primera laguna deberá ser proyectada dentro de los límitesaceptables de carga para evitar deficiencias de oxígeno (los sólidos sedimentables q u e d a n retenidos en la primera laguna). c) Forma.-Con el objeto de reducir las posibilidades de acumulación de espumas y depósitos indeseables,deben ser evitadas las formas.irregulares,sobre todo para las lagunas que reciben aguas recientemente contaminadas. como medida económica se procura aprovechar las condiciones topográficas locales si en d o preferible la forma cuadrada. d) Carga ap1icada.- La manera usual de medir la carga aplicada a una laguna de estabilización es en Kg de DBO al quinto día por hectárea por dí a. Valores usuales en algunos lugares de Estados Unidos fluctúan entre 10 a 20 Kg DBO/Ha por d í a , en otros estados alcanza hasta 50 Kg de DBO/Ha por día. e) Área .-Conocida la población futura a ser servida ,la ( DBO la contribución de carga polucionalpercápita( q ) y establecida la carga admisible C,se puede determinar el área de la laguna

Xq Area = pobl X DBO c

Considerando una carga máxima de datos siguientes:

contribución de 200 litros/persona y 30 Kg. DB0 5/Ha por d í a , se obtiene

Població Contribuc n . M3/dia 100 Capítulo 6

20

Arca mínima DB0=280 DB0=320 1856

2133

una los

laguna M2 DB0= 360 2 400 Página 77



200 300 500 750 1000 1500

40 60 100 150 200 300

3733 5600 9333 14000 18666 28000

4266 6 400 10666 16000 21333 32000

48 00 7200 12000 18000 2 4000 36000

f) Profundidad.- Desde el punto de visto de la producción de oxígeno,la profundidad óptima no debería sobrepasar de 0.60 m,. sin embargo para evitar el desarrollo de plantas acuáticas con raíces,que estimulan la propagación de mosquitos ,1a profundidad debe ser superior a 0.75 m. En climas calientes la profundidad debe ser superior a 0.90 m para que la temperatura de l líquido no sufra oscilaciones muy grandes. Profundidades comunes: 0.30 a 1.50 m. retención.-El proyecto de g) Periodo de las lagunas no se basa en períodos de permanencia. Se puede c o n todo verificar el periodo usual para las lagunas proyectadas en condiciones normales de 2 a 10 meses. h) Diques.Los diques laterales de tierra compactada, deben tener una sección regular para dificultar el desarrollo de plantas acuáticas y debense r en lo posible impermeables. Con este objeto se debe examinar las condiciones del suelo a utilizar en su construcción. Siempre que sea previsto el empleo de vehículos en el mantenimiento deberá considerarse el acc es o,adoptándose para la parte superior de los diques una ancho de 2.5 a 3.0 m.Los taludes internos deben ser de 3 ó 4 por 1.Los taludes externos podrán ser de 2.5 ó 3 por 1. El borde libre deberá ser como mínimo de 0.80 m a 1.00 m. i) Fondo.- El fondo de las lagunas deben ser prácticamente a nivel. Antes de entrar en operación deberá estar libre de plantas, raíces, etc.

DISPOSITIVOS DE ENTRADA

Y

DE SALIDA

Y

DESCARGA

:

En la mayoría de las lagunas,la entrada es fijada en el centro por una canalización ubicada en el fondo. la extremidad de descarga de la canalización termina en un codo orientado hacia arriba y fijada en una placa de concreto. La salida es ejecutada generalmente en uno de los cantos de la laguna , p u d i e n d o ser constituido por una c aj a de albañilería con planchas metálicas removibles. Esas planchas Capítulo 6

Página 78



permiten hacer variar el nivel de la laguna,dando mayor flexibilidad a la operación. Este misino dispositivo de descarga de la laguna, en casos en que sea necesaria la limpieza.

MANTENIMIENTO DE LAS En el

LAGUNAS

mantenimiento de lagunas se debe considerar: (1) Protección permanente contra la erosión. (2) Combatir el desarrollo de plantas acuáticas que favorecer la propagación de insectos. presencia de ganado y otros animales. (3) Evitar la del nivel. (4) Control

puedan

CLASIFICACIÓN DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN. Las lagunas de estabilización se clasifican en:

a.- Aeróbicas b.- Aeróbicas - anaeróbicas c. - Anaeróbicas. a.- Lagunas aeróbicas.- Contiene algas y bacterias en suspensi6n y en toda su profundidad prevalecen las condicionen aerobias. Se caracterizan porque la descomposición de la materia orgánica se lleva a cabo en presencia de oxigeno produciéndose compuesto inorgánicos que sirven de nutrientes a las algas, las cuales a su vez producen más oxígeno que facilita la actividad de las bacterias aeróbicas. Básicamente existen dos tipos: En la primera el objetivo es elevar al máximo la producción de algas, su profundidad suele limitarse de 15 a 45 cm. Aproximadamente. En la segunda, el objeto es elevar al máximo la cantidad de oxígeno producido, en este caso la profundidad alcanza hasta 1.5 m.

b.- Lagunas aeróbicas - anaeróbicas (facultativas).En este tipo de lagunas existen tres zonas: a) Una zona superficial donde las algas y bacterias aerobias existen en una relación simbiótica. b) Una zona anaerobia inferior en la que los sólidos acumulados son activamente descompuestos por las bacterias anaerobias c) Una zona intermedia, en parte aerobia y en parte anaerobia, donde Ia descomposición de los residuos orgánicos es llevada a

cabo por las bacterias facultativas. Por les llama a menudo "facultativas".

c.-

Lagunas

esta razón, a estas lagunas se

anaeróbicas.- Estas lagunas son anaeróbicas en toda su

profundidad, excepto en una capa extremadamente delgada en la superficie. Las reacciones anaeróbicas son más lentas y los productos de las mismas originan malos olores. Éstas lagunas se construyen con profundidades de hasta 4m. -

las

lagunas

que

reciben

agua

residual

cruda

son

"

lagunas

primarias”. Capítulo 6

Página 79



- las lagunas que reciben el afluente de una primaria se llaman "lagunas secundarias" y así sucesivamente pueden llámame "terciarias","cuaternarias", etc. A las lagunas de grado más allá de secundario, también se les suele llamar "lagunas de acabado o pulimento".

DISEÑO DE LA LAGUNA DE ESTABLIZACION. DISEÑO POR EL MÉTODO DE CARGA DE TRABAJO. A = Lo / Ic. Donde: A = Area de la laguna. Ic = Tasa de trabajo de la laguna en Kg. de DBO5/Ha x día. Lo =DBO5 del afluente en Kg. de DBO5/día.

Datos de Diseño.a.Período de diseño : 20 años en dos etapas de 10 años. Población actual ( para el año 2,007 = 1900 hab. ) Población para 10 años ( para el año 2,017.= 2430hab.) Población para 10 años siguientes (año 2,027= 3,200 hab.) Población futura hallada por diferentes métodos . b. Tipo : Laguna facultativa primaria, aeróbica. c. Eficiencia de remoción (E) de DBO5: 70% - 90 %; los valores más bajos se registran en los periodos mas fríos. d. Profundidad : 1.00 a 2.00 m. e. Ic : 150 - 380 Kg. de DBO/Ha x Día. Se puede tomar como límite de carga para lagunas facultativas primarias el siguiente valor expresado en Kg. DBO/Ha x Día. Lim =357.4 (1.085)

la laguna rural .

T - 20

T= Temperatura promedio del agua a la cual funciona considerando una temperatura promedio de 20C 0 para el medio

Ic = 357.4 (1.085)

20

-

20

=

357.4 kg. DBO5/Ha x día

f. Lo: En poblaciones que no tienen desagüe, se considera que una persona produce desagüe crudo entre 0.050 n 0.075 kg. DBO5/Ha x día. g.- Período de retención: 4 a 40 días; recomendable R >

10 días.

Primera etapa (2007 - 2017): 10 años Población = 2,430 Hab.(en base a curva de crecimiento poblacional) para el año 10 Dotación

Capítulo 6

= 120 lppd x 0.80 = 96 lppd.

Página 80



Ic = 357.4 kg. DBO5/Ha x día. Lo = 0.054 kg. DBO5/Ha x día x 2,430 hab. = 131.2 kg. DBO5/Ha A

Lo

131.2 kgr. DBO5 /día



Ic

357.4kgr. DBO5 /Ha x día

 0.367 Ha  3,670 m 2

1Ha  10,00 m 2

Asumiendo una profundidad de 1.20 m. V = 1.2x3,670

=

4,404 m3

Q = Dot x habitantes Q = 96 x 2,430

=

233,280

lt/día

=

233.28 m3/día

Periodo de retención (R): R = V / Q R

4,403m3 

233.28 m3/dia



18.88dias ...............(bien)

4dias < 18.88 <

40 días

Eficiencia de remoción de DBO5 

E  1001 



  ; KF :constante de reacción por DBO en lagunas K f R  1  1

facultativas en día

T:

Temperatura

a la cual funciona la laguna, ésta temperatura puede ser entre dos y cuatro grados mayor que la del ambiente.  

E  100 1 

  = 0.35 x 18.88  1  1

86.9%...........(bien)

70% < 86.9% < 90%

Aplicación de los resultados: Se puede tomar R=10 días, que es suficiente para el control de protozoarios y helmintos; por lo tanto: Capítulo 6

Página 81


 

E  100 1 


   77.8 % .......(bien) 0.35 x 10  1  1

Entonces: V = Q x R = 233.28 m3/día x 10 días = 2,332.8 m3. Asumiendo h= 1.20 m. A

V

Ic 

Lo



2332.8 m3

h

1.2 m



A

 1,944 m2

131.2 kg. DBO5 /dia 0.1944 Ha

1,944 m2  3670 m2 (Area 1ª Etapa)

 674.9 kg DBO5 /Ha x dia

674.9 Kg. > 357.4 Kg. DBO5/Ha x día Es la carga de trabajo a la que la laguna.

funcionará

Dimensionamiento: A= L x a ; 2 A = 2a x a = 2a

L = 2a

a2 = A/2 = 1944/2 a = 31.2 m. L = 62.4 m. Asumimos : a = 30 m L= 65 m. =>

A = 30 x 65 = 1950 m2

Segunda Etapa (2017 - 2027): 10 años Población = 3200 hab. (Para el años 20) Lo = 0.054 Kg. DBOs/Hab. x día x 3200 hab. = 172.8 Kg. DBO5/día

Período de Retención (R)

dot = 120 x 0.80

=

96

lppd. R = 15 días (asumido) Q = dot x hab. Q = 96 x 3200 = 307,200 día

lt /

= 307.2 m3/día

V = QxR = 307.2 x 15 = 4,608 m3. Capítulo 6

Página 82



Asumiendo h = 1.20 m. A = V/ h= 4,608 / 1.2 = 3,840 m2

=

0.3840

Ha.

Área neta para segunda etapa : A = 3840 - 19 44 = 1,896 m2

Carga de trabajo a la que funcionará, Ic

=

Lo / A = 172.8 / 0.3840 = 450 Kg. DBO5

/Ha x día

Eficiencia: 

  K R 1   F  1

E  100 1



   84%....... (bien) (0.35)(15) 1    1

E  1 

70% < 84% < 90% Para T : 20°C => KF

=

0.35 (tabla N°1)

Dimensionamiento: A = a2

L x a

;

L =

2a

= A / 2 = 1896/2

a =

30.8 m.

L = 61.6 m. Asumimos:

a = 30 m.

L =

A =

65 m. =>

30 x 65 = 1950 rn2. En consecuencia, se construirá: Para una primera etapa.- Una laguna de 1944 m2 con una carga de trabajo de Ic = 674.9 Kg. DBO5/Ha x día, un período de retención (R) de 10 días y una eficiencia (E) de 77.8 %.

Para una segunda etapa.- Se construirá una laguna de 1896 m 2, con una carga de trabajo (Ic) de 450 Kg. DBOs/Ha x día, y un periodo de retención (R) de 15 días y Capítulo 6

Página 83



una eficiencia de remoción (E) de DBO5 del 84 %.

VERIFICACIÓN DE EFICIENCIA DÉ REMOCIÓN DE DBO5 DE LA LAGUNA, CON APORTES DE AGUA POR INFILTRACIÓN Y PLUVIALES. PRIMERA ETAPA (2007-2017) Población años) Arca Altura Volumen

:2,430 hab. (Población para los primeros 10 : 1,950 m 2 :1.20 m. :l,950 x 1.20 =

2,340 m3.

Dato de comparación: : E = 70 - 90 % para lagunas facultativas primarias Eficiencia (según recomendación del manual CEPIS).

Calculo del período de retención (R) V  Q t x R

R 

V Qt



2,340m3 329.18m3/día

 7.11 días

 10 días

Verificación de eficiencias de Remoción (E) 

E  100 1 



 1     100 1    71.3%..............( bien)  K F R  1  0.35 x 7.11 1   1

70 % a 90 %

- La eficiencia de 71.3% está dentro del rango recomendado, por lo que el área y el volumen considerados en el proyecto quedan satisfechos.

Observación: Debe aclararse que la eficiencia de 71.3 % se presentará sólo durante el período de lluvias (Enero - Marzo). En el resto de los meses (9 meses), donde existe ausencia de lluvias la eficiencia de la laguna aumentará a 77.8 %, tal como se contempla en el proyecto. En este período la laguna funcionará solo con el aporte de consumo doméstico.

VERIFICACIÓN DE EFICIENCIA PARA LOS DOS PERIODOS (2007- 2027) Población

:3,200 Hab. (Población para los 20 años)

Area

:3,840 m 2.

Altura

: 1.20 m

Capítulo 6

Página 84



Volumen

:3,840 x 1.20 = 4,608 m3

Q D =

120 x 0.8 x 3,200

QI =

0.80 lt /seg x 86,400=

69,120 lt/día

Qp =

0.31 lt/seg x 86,400 =

26,784 lt/día

Qt =

= 307,200 Lt/día

403,100 lt/día = 403.10 m3/día

Período de retención (R) R 

V

4,608m3



Qt

403.10m3/día

 11.43 días

Eficiencia (E) 

E  100 1 



 1     100 1    80%..............(bien)  K F R  1  0.35 x 11.43 1   1

70 % a 90 %

La eficiencia promedio en cuanto funcione la laguna en sus dos etapas será de 80 % que cumple satisfactoriamente las recomendaciones.

TANQUES IN HOFF Fue Karl Imhoff, el primero que diseño un tanque dedoble acción. Este tipo de tanque permite que tenga lugar tanto la sedimentación como la digestión del lodo: Los tanques Imhoff están divididos en compartimientos o cámaras que son: 1º La cámara, de derrame continuo o compartimiento sedimentación 2º La sec ció n inferior que se conoce como cámara digestión de lodos y 3º El respiradero y cámara de natas. La sedimentación derrame continuo.El Capítulo 6

tiene lodo

lugar decanta

en a

la una

cámara cámara

de de

superior o de inferior para Página 85



la digestión. Para facilitar la transferencia de los sólid os,la cámara de sedimentación tiene el fondo liso y en pendiente (unos 60ºco n la horizontal) y con una ranuraen el nivel más bajo.Una de las partes inclinadas del fondo se prolonga cuando menos unos 15cm. más allá de la ranura,lo cual hace de trampa que impide que los gases o partículas de lodos en digestiónque hay en la parte inferior,se pongan en contacto con las aguas negras que hay en la sección superior. Los gases y partículas asc end e n t e s de lodo son desviados hacia la cámara de natas y respiradero. Según avanza la digestión en la cámara inferior el lodo ascendente en que hay gas atrapad o , forma espuma, pero a medida que escapan los gases, el lodo vuelve a hundirse de la cámara de natas a la cámara inferior. La cámarade natas debe tener u n área superficial equivalente de 25 a 30% de la superficie horizontal de la cámara de digestión.El borde libre superior debe ser de por lo menos 60 cm para retener la espuma. Si se un respiradero, se la puede hacer b a j a r con el una manguera. La ranura situada en e l fondo de la cámara de debe tener menos de 15 cm entre sus bordes, medidas inclinación de la tolva.

forma espuma chorro de agua

en de

sedimentación, no a lo largo de la

La cámara de digestión debe diseñarse de m o d o q u e puede almacenar el lodo de 6 a 12 meses. En la cámara de digestión, el lodo se decanta en el f o n d o e n pendiente. Después que haya transcurrido un tiempo suficiente para la descomposición anaerobia, los sólidos diferidos, se extraen bajo carga estática por las válvulas de lodos a través de los tubos laterales. Los dispositivos de entrada y de salida deben establecerse de tal modo que pueda invertirse la dirección del escurrimiento en el tanque, a fin de que el lodo acumulado se pueda distribuir más uniformemente en las tolvas de la cámara de digestión, las aguas negras deben salir de la cámara de sedimentación sobre un vertedor largo,para reducir a un mínimo las fluctuaciones en el nivel de las aguas negras en el tanque.

Capítulo 6

Página 86



Figura Tanque In off en planta y cortes OPERACIÓN DEL

TANQUE INHOFF. -

Al entrar en

operación,

un

tanque

Imhoff debe sembrarse para poner en marcha el proceso de digestión. Esto se hace utilizando lodos digeridos de otro tanque, o falta de éstos,materia nutritiva,tal como unas cuantas paladas de estiércol. Puede desarrollarse una espuma o nata excesiva, como resultado de condiciones acidas, teniéndose que usar medios correctivos, tales como ad ici on es de cal en poca cantidad a fin de ajustar el pH hasta el punto neutro. No habiendo partes mecánicas en un tanque Im hoff, debe prestarse atención a lo siguiente: las grasas,natas y sólidos flotantes, a) Eliminar diariamente del compartimiento de sedimentación. b) Raspar semanalmente los lados y fondos inclinados del compartimiento Capítulo 6

Página 87


c) d) e)

f)


de sedimentación, c o n un cepillo de goma,para quitar los sólidos que se hayan a d h e r i d o y q u e puedan descomponerse. Limpiar semanalmente la ranura del compartimiento de sedimentación. Esto puede hacerse con una rastra de cadena. Cambiar el sentido de lf l u j o , cuando menos una vez al mes, cuando así esté previsto en el diseño d e l tanque. Controlar la nata en la cámara de natas, rompiéndola por medio de chorros de mangueras a presión, manteniéndola húmeda con aguas negras del compartimiento de sedimentación y quitándola cuando su espesor llegue a unos 60 ó 90 cm. La descarga de lodos debe hacerse antes de que su nivel llegue a estar cerca de 45 cm de distancia de la ranura d e l compartimiento de sedimentación.Es mejor descargar pequeñas cantidades c o n frecuencia, que grandes c a n t i d a d e s d e j a n d o pasar mucho tiempo. Los lodos deben descargarse a una velocidad moderada y regular para que no se forme un canal a través de los lodosque dejenque se descarguen lodos parcialmente digeridos.

RESULTADO DE LOS TANQUES IN

HOFF.- El

tanque In off no tiene problemas más mecánicos y es relativamente e c o n ó m i c o y fácil de operar. Proveela sedimentación y digestión de loslo d o s en una sola unidad y debe producir un afluente primario de c a l i d a d satisfactoria , eliminando de 40 a 60% de sólidos suspendidos y reduciéndose la DBO en un 25 a un 35%. El des afío de doble a c c i ó n requiere que el tanque sea bastante profundo. El tanque Imhoff es ad e c u a d o para poblaciones de 5,000 personas o menos.

TANQUES

DE SEDIMENTACIÓN

MECANIZADOS

Estos tanques pueden serrectangulares, circulares o cuadrados,pero todos operan bajo el mismo principio de recolectar los sólidos sedimentados por medio de rastras de movimiento lento que los empujan hacia el sitio de descarga. En la actualidad la mayoría de las estaciones depuradoras constan deunidades separadas para la sedimentación de las aguas negras y para la digestión de los lodos. Las primeras se destinan únicamente a la remoción de la materia sedimentableademás de la espuma o nata,y son mecanizadaspara la máseficaz remoción de esta materia, la cual es destinada aposterior tratamiento.

En los tanques rectangulares, las rastras se fijan cerca de las orillas a una cadena sin fin que pasa sobre los engranajes o ruedas dentadas,accionados por m e d i o de motores. Los rastras se hacen pasar lenta mente por el fondo del tanque, empujando los sólidos sedimentados hacia una tolva localizada en el extremo de entrada Capítulo 6

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del tanque,luego son levantadas por la cadena hacia la superficie del tanque en donde parciamente sumergidas, sirven para empujar los sólidos flotantes , las grasas y los aceites a un colector de natas situado en el extremo de salida del tanque.

Capítulo 6

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Figura Tanque de sedimentación rectangular

Capítulo 6

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Figura tanque de sedimentación circular

Capítulo 6

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Otro mecanismo consiste en un puente viajero, del mismo ancho del tanque,d e l cual se suspende una paleta que empuja a los sólidos hacia el punto de descarga y otra paleta de espumadora para los sólidos flotantes, las grasas y los aceites. Estas paletas. trabajansolamente al moverse el puente en una dirección, quedando sueltas cuando se le hace regresar en dirección contraria. Los tanques circulares tienen armaduras horizontales fijas a un eje central impulsado por un motor. El fondo de los tanques está inclinado hacia el centro y las rastras mueven a los sólidos sedimentados hacia la tolva o embudo de lodos que hay en el centro. Las armaduras desnatadoras estánsujetas a la flecha central en la superficie, para recolectar .los sólidos flotantes, las grasas y los aceites. En los tanques cuadrados el mecanismo es similar al de los tanques circulares. La diferencia principal estriba en una o ambas armaduras rígidas, están equipadas con paletas articuladas, las cuales llegan hasta las cuatro esquinas del tanque y arrastran los sólidos de esas zonas hacia la trayectoria circular d e l mecanismo. En los tanques rectangulares, las aguas negras entran por un extremo y fluyen horizontalmente hacia el otro extremo. En los tanques circulares entran las aguas negras, en el centro y fluyen radialmente, en sentido horizontal generalmente, hacia la periferia.

NORMAS DE DISEÑO.-

Las normas de diseño a aplicar en el caso de tanques de sedimentación primaria, son las siguientes: a) La razón superficial de la aplicación de las aguas negras no debe exceder 24,400-40,700 litros por metro cuadrado y día. La cifra menor se aplica en las estaciones de una capacidad menor de ,44 Lt. por segundo,sin tratamiento secundario: la mayor puede usarse en las estaciones con un gasto mayor y tratamiento completo. b) La profundidad no ha de ser menor de 2.5m, debiendo asegurar un período retención satisfactorio.Este período es hasta dos horas y media para el tratamiento primario solo,considerándose satisfactorio donde habrá tratamiento, completo c) La máxima descarga por metro 4,000-186,000 lt/día. Se usa la cifra mayor como especifica en a ). Capítulo 6

hora y media en aquellos casos . de vertedero rebosadero, debe ser de 12 la cifra menor en plantas pequeñas y máxima en plantas grandes, como se Página 92



d) El mínimo diámetro del tubo de descarga de las aberturas de entrada,de e) Detalles

dimensiones con lo que

de los lodos es 6 ”. las pantallas, de las de los canales de entrada y salida, etc. de acuerdo dicte la experiencia.

TRATAMIENTO SECUNDARIO Y COMPLETO Se llama tratamiento secundario al proceso de purificación suplementario por medio de procesos biológicos,además de la clarificación posterior a que son sometidos los efluentes de un tratamiento primario, cuando ésta sea necesaria.Y se denomina tratamiento completo al conjunto del tratamiento primario y secundario. Los cambios de la materia orgánica contenida en las aguas negras ya sean por descomposición aeróbica o anaeróbica darán como resultado sub-productos muy distintos. Los sub-productos de la descomposición aeróbica son estables e inofensivos. En cambio los de la descomposición anaeróbica son en parte inestables. La descomposición anaeróbicadebe explotarse dentro de un sistema cerrado y se aplica más en el acondicionamiento de lodos o digamos en aquelloscasos en donde la materia orgánica es bastante concentrada además de ser de naturaleza conveniente. Por lo tanto el tratamiento secundario es invariablemente,del tipo aeróbico. Los dispositivos para el tratamiento secundario son: 1ºLos filtros intermitentes de arena. 2°-Los filtros percoladores de piedra del tipo estándar o de alta, capacidad. 3º Tanques de aereación para el proceso de lodos activados.

Figura tanque de sedimentación final para los lodos activados FILTROS PERCOLADORES.- Consisten en una

capa de piedra picada o de escoria o grava gruesa, de una profundidad de unos 2m atraves de la cual se hacen pasar los efluentes de las aguas negras previamente clarificadas mediante un tratamiento primario,para su tratamiento secundario. Por contacto co n el líquido, la superficie del material fil trante se siembra de una variedad de organismos y adquiere películas gelatinosas de una naturaleza zoológica y biológica en van realizándose, en condiciones aeróbicas,los cambios que al fin y al cabo son el objeto del Capítulo 6

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acondicionamiento del líquido y de su contenido de materia orgánica. Los líquidos a tratar por los filtros percoladores se hacen pasar por el filtro sólo una vez en dosis intermitentes frecuentes con pequeños intervalos, entre sí. Un filtro así empleado se llama filtro percolador estándar. Mediante este método puede lograrse una remoción de la DBO de 72 a 85% según los casos.

Figura filtro percolador ( Planta ) .

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Capítulo 6


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Figura filtro percolador (Corte).

Capítulo 6

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REUTILIZACIÓN DE LOS EFLUENTES DE UN TRATAMIENTO COMPLETO RIEGO O REUTILIZACIÓN AGRÍCOLA.INTRODUCCIÓN El riego agrícola es el uso más extendido. Se utiliza fundamentalmente para riego de especies arbóreas con finalidad de producción forestal. Las principales ventajas e inconvenientes de un agua residual frente a un agua no contaminada son que el agua el agua residual aporta nutrientes pero conlleva riesgos de contaminación de acuíferos si no se toman las medidas adecuadas. Además, a medida que el agua se infiltra en el terreno éste actúa de filtro y en su superficie, por la actividad bacteriana, se produce la degradación biológica de la materia orgánica de la misma manera que un tratamiento secundario.

CRITERIOS DE CALIDAD PARA EL AGUA DE RIEGO - Ninguno: agua de buena calidad para cualquier suelo y planta. Riego continuo en todo tipo de suelos. - Moderado: agua mediocre para plantas tolerantes y suelo de textura fina. Riego discontinuo debido al contenido en tóxicos. - Severo: agua de mala calidad, sólo para plantas muy tolerantes y suelos de textura fina muy bien drenados. Riego discontinuo con muchas precauciones.

Características físicas Los sólidos en suspensión y las sustancias orgánicas disueltas pueden taponar los poros del suelo, cubrir la superficie y reducir la aireación y penetración del agua, así como obstruir el sistema de riego. Por tanto uno de los objetivos fundamentales de las depuradoras es la eliminación de los sólidos contenidos en el agua residual.

Características químicas - Salinidad: el contenido de sales suele ser peligroso cuando pasa por encima de 100 mg/l, teniéndose en cuenta todos los iones que existen en el agua. La salinidad del agua se determina midiendo su conductividad eléctrica, concentración de boro, cloruro, bicarbonatos, Na +, Ca2+ y Mg2+.

Para evitar una acumulación de sales a largo plazo se recurre al drenaje, lixiviación y cambio de un cultivo por otro más tolerante a la salinidad. También se puede recurrir al lavado de sales aplicando a la zona Capítulo 6

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radicular más agua de la que se necesita para desplazar una parte de las sales acumuladas. - Sodicidad: las partículas del suelo adsorben y retienen cationes a consecuencia de las cargas eléctricas que existen en su superficie. Las partículas del suelo pueden ser reemplazadas por otros cationes que se encuentran en el suelo como el Na+, Ca2+ y Mg2+. La sodicidad es un fenómeno del agua de riego que tiende a elevar el porcentaje de sodio intercambiable. El sodio es uno de los iones que más favorece la degradación del suelo, y es el que sustituye al calcio en los suelos áridos. La infiltración aumenta con la salinidad y disminuye con la reducción de salinidad o aumento del contenido en sodio con relación al calcio y magnesio. - Toxicidad: la toxicidad se produce dentro de la planta como resultado de la absorción y acumulación de microelementos (hierro, manganeso, zinc, cobre, boro, molibdeno, cloro, silicio, cobalto, sodio, cadmio, mercurio, plomo...). Los microelementos son indispensables para la vida de las plantas pero en pequeñas proporciones. - Nitrógeno total: los rendimientos de los cultivos sensibles al nitrógeno (remolacha azucarera, vid, albaricoque, cítricos...) pueden verse afectados por concentraciones de nitrógeno que exceden de 5 mg/l procedentes de nitrato y amonio. Cuando la concentración excede los 20 mg/l se pueden producir graves problemas en los cultivos sensibles. Para cultivos no sensibles puede ser adecuada la concentración de más de 30 mg/l, sin necesidad de añadir abonos nitrogenados. Una concentración de menos de 5 mg/l no tiene ningún efecto ni en cultivos sensibles. - Índice de acidez: el intervalo normal del agua de riego 6’5 y 8, el agua residual bruta o tratada sin vertidos condiciones normales esta dentro del intervalo. Si el pH intervalo es necesario realizar una rigurosa analítica del

oscila entre pH industriales en esta fuera del agua.

- Bicarbonatos: son los principales responsables de la alcalinidad del agua, esto es útil por su amortiguamiento para resistir cambios de pH, pero en concentraciones es un inconveniente sobre todo si se trata de riego por aspersión ya que al evaporarse el agua quedan precipitados sobre las hojas y frutos.

Características biológicas Estas características se relacionan con bacterias, causantes de enfermedades. Se deberá realizar un desinfección que dependerá de la utilización que se residual y requisitos sanitarios.

virus y otros tratamiento de le de al agua

SISTEMAS DE RIEGO Capítulo 6

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- Riego por aspersión: consiste en aplicar agua a la superficie del terreno rociándola en forma de lluvia, además de los problemas comunes con otros sistemas como son la obturación de goteros, contaminación por hongos, etc, tiene el inconveniente de que pueden aparecer problemas especiales de toxicidad debido a la absorción de micronutrientes y daños por la concentración de sales acumuladas en las hojas. Otro inconveniente es el riesgo sanitario por las posibles infecciones y propagación de microorganismos. Por todo esto el agua que se utiliza para este tipo de riego debe tener una calidad superior. - Riego superficial: se puede realizar por surcos o inundación, ambos necesitan de un periodo de secado para oxidar la materia orgánica y evitar colmatación de los poros. También se puede realizar por escorrentías sobre pendientes con cubierta vegetal. Este tipo de terrenos debe tener una baja permeabilidad y coeficiente de retención adecuados para proteger los acuíferos. - Riego localizado: ahorra mucho agua y se evita la proliferación de malas hierbas ya que la zona regada es muy puntual. Esta técnica exige una filtración exhaustiva del agua residual para evitar la obturación de los goteros. Se aplica a frutales y plantas hortícolas. Este es el sistema perfecto para evitar el contacto operador-agua.

REUTILIZACIÓN MUNICIPAL Los usos de esta reutilización son el riego de parques y jardines públicos. Este uso necesita la misma calidad del agua que para riego agrícola, con la ventaja de que el césped y las plantas ornamentales son más tolerantes. El sistema de riego utilizado es por aspersión por lo que habrá que tener en cuenta todo lo visto anteriormente. La reutilización del agua residual con fines recreativos son los embalses artificiales para pesca, vela, esquí acuático, baños... El agua residual presenta una serie de problemas: alto contenido en sales disueltas y sólidos en suspensión, bajos niveles de oxígeno, fondo con condiciones anaerobias y problemas de eutrofización. Los criterios de calidad para este uso deben ser muy elevados. Hay que clorar los efluentes y pueden aparecer problemas de toxicidad porque al combinarse el cloro con la materia orgánica dan cloruros, clorometanos... Esta reutilización va dirigida principalmente para los siguientes usos: 

Riego de parques y jardines públicos



Creación de lagos artificiales para pesca y fines recreativos

REUTILIZACIÓN PARA RIEGO DE PARQUES Y JARDINES PÚBLICOS En cuanto a la calidad que debe de tener esta agua va a ser la misma que hemos visto en el caso anterior (los parámetros físico-químicos), con la Capítulo 6

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ventaja de que las plantas que se van a regar (césped, y plantas ornamentales), son más tolerantes, que los cultivos agrícolas. El sistema de riego utilizado es el de aspersión por lo que habrá que tener en cuenta lo visto anteriormente En cuanto a los parámetros microbiológicos, las recomendaciones de la OMS para el “Riego de campos deportivos y de zonas verdes con acceso público"

son: Tabla 1

CONTACTO PÚBLICO DIRECTO PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS Nematodos intestinales <1 (media aritmética huevos/l) Coliformes fecales(media 200 geométrica/100ml) Estanques de Tratamiento recomendado estabilización o equivalente Grupo expuesto Trabajador, público 

CONTACTO PÚBLICO NO DIRECTO <1 1000 Estanques de estabilización o equivalente Trabajador, público

4 a 6 estanques de estabilización con tiempo mínimo de retención de 20 días a Tª>20ºC

Las recomendaciones Tabla 2

ver tabla 2 :

TIPO DE REUTILIZACIÓN

TRATAMIENTO

CALIDAD

DISTANCIA DE SEGURIDAD

PH= 6-9

Riegos de parques campos de golf

Secundario Filtración

cementerios, lavados de coches

Desinfección

<10 mg/l DBO <2 NTU

15 m a fuentes o pozos de agua potable

0 C.F./100 ml 1 mg/l CLO2

Capítulo 6

Página 100



PH= 6-9

Riego de árboles y parques con acceso público prohibido o infrecuente

<30 mg/l DBO Secundario Desinfección

30 mg/l SS


30 m a zonas permitidas 0 C.F./100 al público ml 1 mg/l CLO2

2. REUTILIZACIÓN CON FINES RECREATIVOS 2.1 Embalsamiento artificial.- Los principales problemas de los embalses de agua residual depurada son: El alto contenido en sales disueltas y sólidos en suspensión que llevan estas aguas. El efluente que suele llegar a estos embalse tiene bajos niveles de oxígeno En el fondo se suelen dar condiciones anaerobias Pueden darse problemas de eutrofización. Esto es lo que le están ocurriendo a la mayoría de los embalses de nuestro país que sufren el aporte de colectividades o pueblos asentados cerca de sus márgenes. Por ello si se quieren dedicar estos embalses para pesca u usos recreativos (vela, esquí acuático, baños) los criterios de calidad han de ser muy elevados. No obstante hay que dorar los efluentes y esto puede presentar problemas pues el cloro se combina con la materia orgánica dando cloraminas, clorometanos y 



 

más tóxicos. La repoblación con peces conlleva a su vez problemas por la acumulación de determinados elementos tóxicos, presentes en el agua residual en las cadenas alimentarias. Debido a los riesgos antes mencionados la OMS no lo contempla. La EPA dispone la tabla 3:

TIPO DE REUTILIZACIÓN

TRATAMIENTO

CALIDAD

DISTANCIA DE SEGURIDAD

PH= 6-9

Uso de recreo si el contacto con el A.R. depurada es accidental

Secundario

<10 mg/l DBO

Filtración

<2 NTU


Desinfección 0 C.F./100 ml 1 mg/l Capítulo 6

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CLO2 <30 mg/l DBO

Uso estético si el contacto con el público no está permitido

Secundario Desinfección

<30 mg/l SS 200 C.F./100 ml


1 mg/l CLO2 <30 mg/l DBO

Secundario Usos en construcción Desinfección

<30 mg/l SS 200 C.F./100 ml 1 mg/l CLO2

REUTILIZACIÓN INDUSTRIAL.Capítulo 6

la reutilización del agua residual industrial Página 102



puede ser una solución efectiva desde el punto de vista económico al convertirla en agua de proceso. en este artículo se presentan varios ejemplos (industria papelera, planta de reciclado de aceite residual y lavandería industrial) de sistemas de reutilización de aguas residuales basados en la combinación de membranas y reactores biológicos. La re du cc ió n d el consumo de agua y la minimización de la generación de agua residual se están convirtiendo en objetivos primordiales de la industria en general y de la industria química y farmacéutica en particular, impulsados por una mayor concienciación medioambiental y la necesidad de reducción de costes de operación. La reutilización del efluente final de las plantas de depuración de agua residual industrial puede ser una solución efectiva desde el punto de vista económico. El agua residual tratada puede convertirse en agua de proceso. En este artículo se presentan varios ejemplos de sistemas de reutilización de agua residual en la industria, basados en la combinación de las tecnologías de separación con membranas y reactores biológicos. Los procesos descritos, correspondientes a una industria papelera, a una planta de reciclado de aceite residual y a una lavandería industrial, muestran la adecuación de la tecnología para superar la problemática particular de cada caso.

Tecnología

de

membranas .-

Las propiedades de separación de las membranas poliméricas se conocen desde hace tiempo. Los Primeros intentos de aplicación industrial a gran escala datan de los ensayos de desalación de aguas llevados a cabo por el Departamento de Interior de los EE.UU en los años 50 del siglo pasado [1]. Sin embargo, la baja permeabilidad de las membranas impidió su utilización comercial. En los años 60, S. Loeb y S. Sourirajan consiguen fabricar la primera membrana asimétrica de acetato de celulosa [2], la cual combinaba excelentes características de permeabilidad y retención de sales. Este hecho marca el inicio de la aplicación de la tecnología de membranas a escala industrial.

REUTILIZACIÓN EN RECARGA DE ACUÍFEROS.-La recarga artificial de acuíferos apenas se ha iniciado en España, hasta el momento sólo se han realizado varias experiencias piloto, con los que se están obteniendo datos para el diseño de futuros proyectos.

1. Definición de acuífero Formaciones geológicas del subsuelo, que contienen o han contenido agua y por las que el agua puede fluir.

2. Definición de uso Se entiende por recarga de acuíferos, el uso de aguas para incremento de las aguas subterráneas como conservación y salvaguardar del dominio público hidráulico, restituyendo el nivel de acuíferos sobre explotados, creando una barrera contra intrusión marina en acuíferos costeros, y/o disponiendo de almacenamiento de aguas para usos posteriores.

Capítulo 6

la un

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3. Métodos de recarga de acuíferos 3.1. Infiltración- Percolación Con este método se obtiene, además de los objetivos antes mencionados, una mayor depuración del agua (que previamente ha sido tratada), ya que por un lado en la capa superficial del terreno se produce una intensa actividad bacteriana, similar a la de un tratamiento biológico y, además a medida que se va infiltrando hasta llegar al acuífero este agua sigue depurándose como si hubiera pasado a través de un filtro.

A.) Características de los suelos 









Deben ser bastante permeables: suelos arenosos, franco-arenosos, ricos en gravas y con una capacidad de infiltración que oscile entre 10 y 60 cm al día. La textura no debe ser muy gruesa para facilitar las reacciones químicas y biológicas entre suelo y efluente Necesita periodos de reposo reoxigenación del suelo

de

al

menos

22

días,

permitiendo

En el caso de heladas o lluvias hay que disminuir el agua residual a infiltrar Realizar análisis periódicos de las aguas infiltradas tanto en el nivel freático como en el acuífero: DBO, SS, SDis, N2, P2, coliformes totales, coliformes fecales, y con menos frecuencia un control de metales pesados

B.) Los niveles de depuración que se pueden alcanzar: S.S. = casi total Colif. Fecales = 85-98% DBO = 85-98% Detergentes = 90% Nitrógeno = 30 al 80%

C.) Dispositivos de infiltración 1.- Estanques de infiltración´ El estanque recibe A.R. que bajo el efecto de la carga hidráulica va Capítulo 6

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penetrando en el suelo. La distancia mínima entre el suelo y la capa freática es de 3-5m Los laterales del estanque deben ser impermeables, con hormigón o sedimentos muy finos para impedir la infiltración horizontal El agua llega al estanque por gravedad o bombeo, que actúan como aireadores favoreciendo las condiciones aerobias del estanque, y una depuración importante en el propio estanque El fondo del estanque puede ser: 1. Fondo desnudo: no precisa obra, pero se colmata con facilidad 1. Fondo con vegetación: 1. o permeabilidad suplementaria debido a las raíces 1. o protección del fondo en épocas de lluvias 1. o extracción de elementos minerales 1. o nivel bajo del efluente en primavera y en verano 1. o desecamiento periódico para proceder a la siega de la vegetación 1. Fondo de arena 1. o Espesor de 50 cm, Diámetro de 0.2 a 0.3, actúa como un filtro 1. o Se colmata, por lo que debe hacerse un lavado periódico de dicha arena y cuando sea necesario el cambio de la arena

2.-Fosas canales y zanjas

Parecido a los estanques pero: utilizan en general infiltración horizontal fosas: dimensiones más reducidas que los estanques canales: tienen una profundidad muy superior al dimensiones. Son muy adecuados   

resto

de

sus

obras

de

3. Lechos de ríos acondicionados: Aumenta la infiltración acondicionamiento

natural

de

los

ríos

mediante

4. Derrame subterráneo mediante red de tubos: Actúa igual que un estanque: Ventaja: la superficie del suelo queda libre Inconveniente: Es más difícil de controlar al estar enterrado El problema común que van a tener es la colmatación:    



Desorganización de la porosidad del suelo Destrucción de los agregados del suelo Hinchamiento de las arcillas Disminución de los poros del suelo: 1. por los SS 1. por la precipitación de sales 1. por metabolitos bacterianos Desarrollo de algas

Capítulo 6

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Para evitarlo: periodos de infiltración alternados con los de descanso o secado: airear el suelo eliminar depósitos de SS periodo de secado debe ser el doble al de infiltración construir varios estanques, para que la infiltración no se detenga cuando se esté limpiando uno de ellos. 

 

3.2. Inyección

Permite un mejoramiento en la calidad del agua Desde el punto de vista microbiológico se necesita una adecuada distancia entre el punto de inyección y el de recuperación La acción depurativa del suelo es mínima Los dispositivos son los pozos de inyección, que actúan de manera inversa a los pozos de bombeo. Se utilizan cuando existe una capa impermeable entre la superficie del suelo y la capa que queremos realimentar. 



3.2.1 Problemas habituales:

El principal problema que nos vamos a encontrar es, al igual que en el caso anterior, peligro de colmatación: Física: Por los sólidos en suspensión o la presencia de aire o gas en el agua de inyección haciéndose impermeable Química: Dispersión e hinchamiento de las arcillas precipitación de sales alcalinas y alcalino-térreas Biológica: Proliferación bacteriana, producen productos de desecho que colmatan los poro Para evitarlo: Tratamiento que elimine los sólidos en suspensión Desmineralización Cloración Eliminación de gases disueltos y aire (es complicado), se consigue por:    



o

Desaireación del agua



Consiguiendo que los elementos del pozo estén a presión mayor que la atmosférica, para evitar succión del agua inyectada. Cuando se colmate: limpieza por bombeo que va incorporado al propio sistema de inyección. Ver Tabla : Niveles de tratamientos y criterios recomendados para las A.R. utilizadas para la recarga de acuíferos. Mediante aplicación superficial: 1. Verificar la inexistencia de descargas de efluentes industriales tóxicos 2. 3. Oxidación biológica normal o

(tratamiento secundario) 4. 5. Absorción sobre carbón activo (tiempo de contacto 30 min.; DQO < 5 mg/l) 6. 7. Aplicación mediante infiltración- precolación del efluente en zona aerobia no saturada respetando los siguientes términos: 8. Profundidad mínima de la capa de 3m y una semana de aplicación alternada con dos de secado 9. Dilución con una cantidad igual de agua subterránea natural 10. 11. El agua de recarga debe quedar en la capa un año antes de ser extraída 12. 13. La calidad del agua subterránea debe de ser regularmente supervisada Capítulo 6

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14. Mediante inyección directa: 1. Verificar la inexistencia de descargas de efluentes industriales tóxicos 2. 3. Oxidación biológica normal (tratamiento secundario) 4. 5. Desinfección correcta (cloración) 6. 7. Coagulación- floculación química 8. 9. Decantación 10. 11. Filtración rápida en arena 12. 13. Absorción sobre carbón activo 14. 15. Desmineralización por osmosis inversa 16. 17. Aireación por aspersión para eliminar compuestos orgánicos volátiles 18. 19. Dilución con una cantidad igual de agua subterránea natural 20. 21. El agua de recarga debe quedar en la capa un año antes de ser extraída 22. 23. La calidad del agua subterránea debe de ser regularmente supervisada 24. Tabla 17 Propuesta de calidad para la recarga de acuíferos por extensión superficial o por inyección directa.

PAR METROS

UNIDADES EXTENSI N SUPERFICIAL INYECCI N DIRECTA

Sólidos suspensión pH DBO Amonio Nitritos Nitratos Cloruros Boro Detergentes Coliformes fecales

mg/l mg/l O2 mg/l N mg/l N mg/l N mg/l Cl mg/l B mg/l MBAS CF/100 ml

10 5-9.5 10 5 10 200 0.5 0.5 23

6.5-9.5 0.4 0.03 10 200 0.2 0

DESINFECCIÓN Y POTABILIZACIÓN.- Ozono para la potabilización del agua Aunque es un elemento utilizado desde hace más de cien años, pocos conocen los usos del OZONO. La potabilización del agua es uno de ellos, el Ozono actúa como oxidante de manera natural y más efectiva que otros productos como algunos elementos químicos de uso tradicional. Debido a su alto poder bactericida, virulicida y fungicida, destruye las proteínas de la envoltura protectora de los microorganismos y así los elimina definitivamente. Acaba con estos de forma más rápida y efectiva y mejora las características organolépticas del agua potable (olor, sabor, color…).

Como alternativa a los productos químicos, el ozono está ganando terreno y se encuentra en un constante crecimiento a nivel internacional. Las propiedades oxidantes del Ozono pueden presentarse: fijando uno de sus átomos de oxígeno; fijando sus tres átomos de oxígeno en un enlace; o como catalizador del oxigeno acelerando la velocidad de las reacciones de oxidación del aire ozonizado.

Capítulo 6

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ACONDICIONAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE LOS SUB PRODUCTOS DE LOS TRATAMIENTOS :

BASURAS.- La generación de desechos sólidos es parte indisoluble de las actividades que realiza una organización. Considerando que dentro de las etapas del ciclo de vida de los desechos sólidos (generación, transportación, almacenamiento, recolección, tratamiento y disposición final), las empresas constituyen el escenario fundamental, en el que se desarrollan y se vinculan las diferentes actividades asociadas al manejo de los mismos. Resulta esencial el tratamiento acertado de los temas y su consideración de forma priorizada en el contexto de las actividades de Gestión Ambiental, a través de los cuales se potencie el establecimiento de esquemas de manejo seguro que garanticen un mayor nivel de protección ambiental, como parte de las metas y objetivos de los diferentes sectores productivos y de servicios, en función del Perfeccionamiento Empresarial. Durante las dos últimas décadas, en nuestro país se han establecido varios sistemas de control para la gestión de los residuos, prestando especial atención a las estrategias de prevención. Sin embargo, a pesar de este énfasis en la prevención, la cantidad de residuos generados ha ido aumentado. El vertimiento y la incineración, en lugar del reciclaje, siguen siendo las prácticas predominantes en la gestión de residuos. Como media, aproximadamente más del 80% de los residuos municipales generados en Cuba son depositados en vertederos y microvertederos (se han construido en los últimos años mas de 200 rellenos sanitario en el todo el país), alrededor del 6 % son incinerados, cerca del 4% se destina a compostaje y un 2 – 3 % se somete a procesos de clasificación mecánica para su recuperación. En residuos industriales, más del 80% de los residuos peligrosos son todavía gestionados vía vertedero, 8% incinerados y únicamente sobre un 10% recuperados como materiales secundarios. Se entiende por gestión de los residuales a las acciones que deberá seguir las organizaciones dentro de la gestión ambiental, con la finalidad de prevenir y/o minimizar los impactos ambientales que se pueden ocasionar los desechos sólidos en particular y por plan de manejo se entiende el conjunto de operaciones encaminadas a darles el destino más adecuado desde el punto de vista medioambiental de acuerdo con sus características, que incluye entre otras las operaciones de generación, recogida, almacenamiento, tratamiento, transporte y disposición final. (Ciclo de vida de los residuales). Aunque en los últimos años, la labor de gestión ambiental empresarial en materia desechos sólidos se ha venido desarrollando de forma separada, no hay dudas que como parte de su tratamiento, subsisten numerosos puntos de contacto que determinan la posibilidad de brindar un tratamiento integral a una gran mayoría de tas áreas de acción que conforman esta esfera de trabajo. Un aspecto muy relevante en la gestión de los residuos consiste en conocer los impactos ambientales de las diferentes prácticas de gestión existentes. El aumento en la generación de residuos producida en Cuba y en particular en la provincia de Cienfuegos durante los últimos años Capítulo 6

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supone que las actividades de producción y consumo están incrementando las cantidades de materiales que cada año se devuelven al medio ambiente de una forma degradada, amenazando potencialmente la integridad de los recursos renovables y no renovables. Además, la gestión de residuos posee una amplia variedad de potenciales impactos sobre el medio ambiente, ya que los procesos naturales actúan de tal modo que dispersan los contaminantes y sustancias peligrosas por todos los factores ambientales (aire, agua, suelo, paisaje, ecosistemas frágiles como la bahía, la montaña, las áreas protegidas, así como las áreas urbanas y asentamientos poblacionales, etc). La naturaleza y dimensión de estos impactos depende de la cantidad y composición de los residuos así como de los métodos adoptados para su manejo. Los Objetivos del Plan de Manejo de los Desechos Sólidos son: 1. Cumplir con las regulaciones ambientales vigentes. 2. Eliminar o minimizar los impactos generados por los desechos sólidos en el medio ambiente y la salud de la población. 3. Reducir los costos asociados con el manejo de los desechos sólidos y la protección al medio ambiente, incentivando a los trabajadores a desarrollar innovaciones para reducir la generación de los desechos e implementar una adecuada disposición final. 4. Realizar un inventario y monitorear los desechos generados en las diferentes actividades de la organización. 5. Disponer adecuadamente los desechos según las regulaciones vigentes en Cuba. 6. Monitorear adecuadamente el plan de manejo de desechos sólidos para asegurar su cumplimiento.

LODOS .- Aspectos generales del manejo de lodos 2.1

Estrategia general

-La estrategia general que guíe el manejo adecuado de lodos debe contener acciones de: prevención, reuso o revalorización y disposición ambientalmente adecuada de los mismos, para conseguir esto, se propone un modelo que establece las acciones que deben tomarse en cuenta en el caso de la generación de lodos al tratar las aguas residuales industriales no domésticas. -La prevención consiste en reducir potencialmente la generación de lodos al reducir la contaminación y uso del agua en la fase de la producción. -El reuso o revalorización del agua y/o contaminantes como de los lodos generados se puede lograr potencialmente reciclando el agua, metales u otros materiales residuales o generados en los procesos de producción. -La contaminación del agua residual debe ser tratada usando metodologías adecuados o conocidas como neutralización, filtración, precipitación, evaporación, oxidación, etc., y estas pueden ser evacuadas a la alcantarilla, una vez que se cumplan con los valores límites establecidos por las reglamentaciones respectivas, mientras que el lodo generado y que no pueda ser revalorizado tiene que ser dispuesto finalmente de manera ambientalmente adecuada y segura. Capítulo 6

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Contaminación de Aguas 2.2


Tipos de lodos, propiedades y clasificación

-2.2.1 Lodos industriales -La generación de lodos industriales en procesos de producción es común, sobre todo en los siguientes tipos de industrias: textil química y farmacéutica pulpa y producción del papel metalmecánica y acabado de metal industria de electrogalvanizado electrónicas procesamiento de alimentos curtido del cuero, etc. -Estos tipos de lodos pueden ser clasificados en función de la toxicidad y la prioridad de manejo, teniendo los siguientes tipos de lodos industriales: -Lodos orgánicos con bajas concentraciones de contaminantes tóxicos, fácilmente biodegradable, prioridad I. -Lodos orgánicos e inorgánicos con bajas concentraciones de contaminantes tóxicos, los orgánicos no fácilmente biodegradables, prioridad II. -Lodos orgánicos e inorgánicos conteniendo contaminantes tóxicos, prioridad III. -Las opciones de manejo de acuerdo a los tipos de lodos se han establecido en función de su prioridad, así: -Prioridad I: reuso como fertilizante dependiendo de la composición, prevención dependiendo del proceso de generación, relleno sanitario o incineración. -Prioridad II: reuso y revalorización dependiendo de la composición, compostage, incineración o relleno. -Prioridad III: Prevención dependiendo de los procesos de generación del lodo o disposición en monorellenos.

-2.2.2 Lodos de plantas de tratamiento

-Los lodos generados durante el tratamiento de aguas residuales se pueden también clasificar en función de los procesos productivos, pudiéndose presentar las siguientes alternativas: -Lodo peligroso por la presencia de contaminantes tóxicos de acuerdo a lo establecido por la Environmental Protection Agency (EPA) en sus apartados 260 y 261, mientras no exista norma nacional. -Que el lodo no pueda ser considerado como peligroso, porque las concentraciones de sus componentes son inferiores a los valores establecidos por la EPA en sus apartados 260 y 261. Dentro de este grupo se pude establecer subcategorías, atendiendo a criterios microbiológicos específicos y al uso que se pueda darle, como a la disposición final. de los mismos.

-2.3 Regulaciones acerca del Manejo de Lodos.

-El sistema de manejo de este tipo de residuos debe ser organizado, documentado y controlado, para lo cual se debe implementar una serie de regulaciones que definan la clasificación del lodo, valores límite para contaminantes tóxicos y lixiviados, procedimientos para la caracterización de lodos, transporte, almacenamiento, tratamiento y disposición final, etc., que permitan realizar un manejo ambientalmente Capítulo 6

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adecuado y seguro, que no cause afectaciones a la salud de la población ni al medio ambiente. -La implementación de la reglamentación, permitirá regular y controlar todas las actividades del sistema de manejo de los lodos en todas y cada una de sus etapas (desde la generación hasta la disposición final) y, sancionar a quienes incumplan con lo establecido para el efecto.

-2.4 Manejo de Lodos 2.4.1Caracterización

-Para la caracterización de lodos se pueden aplicar dos procedimientos: -Análisis de componentes se puede realizar a través de un balance de masa del proceso generador del lodo utilizando la información de la calidad de materia prima utilizada. -Análisis de lixiviados (TCLP), consiste en someter a una muestra de residuo a un proceso acelerado de descomposición simulando la situación más crítica que sufrirá al ser depositado en un relleno; en el lixiviado resultante se analiza los parámetros requeridos para su caracterización. -Análisis de inflamabilidad

corrosividad, y biológico

reactividad, explosividad, toxicidad, infecciosos (CRETIB) del lodo, para

determinar el tipo al que corresponde. -Dentro de los procedimientos correspondientes para su análisis deben tomarse en cuenta los siguientes aspectos: -Equipo utilizado para el análisis, y Normas y métodos aplicados para la determinación de los componentes y características.

-2.4.2 Prevención de la Generación de lodos

-Casi todas las industrias tienen un potencial de optimización de las cantidades y calidades de los lodos generados. Por la diversidad y la estructura particular de cada una de ellas, la optimización requiere de un análisis individual. -La prevención de la generación de lodos, se puede lograr tomando medidas regulatorias que incentiven a los sectores industriales generadores a aplicar programas de producción limpia, a reciclar materiales y/o subproductos generados en el proceso o a modificar los procesos de producción que minimicen la generación de estos residuos.

-2.4.3 Reciclaje, Reuso

-Dependiendo de la composición y tipo de lodo, puede reciclarse para recuperar ciertos materiales presentes (de ser necesario adecuarlos según los requerimientos del proceso), utilizarse como fertilizante para mejorar suelos (en terrenos autorizados por la autoridad competente) aquellos que cumplan con características determinadas por la autoridad correspondiente, ya sea en forma cruda o después de algún tratamiento o aprovechar su contenido energético. -Los lodos orgánicos a partir de un mínimo poder calórico, pueden ser incinerados para recuperar la energía, generando electricidad o produciendo vapor (principio desecho-a-energía), pero restringiendo aquellos que no pueden ser eliminados por este procedimiento, debido a las características de sus componentes.

-2.4.4 Tratamiento de lodos -Los tratamientos que se deben dar a los lodos, dependerán de las Capítulo 6

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características requeridas para que cumplan totalmente con los requisitos necesarios, ya sea para su reuso, revalorización (tratando en lo posible de recuperar su valor material) y darle un uso benéfico, utilizando para esto procedimientos viables de acuerdo a las características de los lodos generados en las industrias y a la disponibilidad de tecnología, los mismos que deben ser efectivos, fáciles de aplicar y que en lo posible no impliquen elevados costos.

-2.4.5 Disposición Final

-En general, se debe considerar la disposición final como la última opción dentro de una estrategia general de manejo de lodos. La disposición dependerá del tipo de lodo. Los sitios de disposición deberán contar con sistemas técnicos de operación y diseño sencillos, con mínimos requerimientos de operación, control, supervisión y mantenimiento. -Como estrategia para conseguir estos propósitos, se deberá realizar lo siguiente: -Aplicar un concepto de manejo basado principalmente en la separación de los diferentes tipos de lodos y control de las actividades de la disposición tales como: calidad de lodos aceptados que cumplan totalmente con los requisitos exigidos en el lugar de la disposición para evitar generar emisiones secundarias de subproductos (gases, agua), registro, monitoreo, análisis de lixiviados, etc. -Disponer en forma separada los lodos incompatibles o de diferente calidad, para evitar la mezcla de los diferentes contaminantes -Tener un sistema especial en las áreas de disposición para lograr drenar, colectar y tratar los lixiviados generados. -Los sitios para disposición final de lodos deben ser cuidadosamente seleccionados, diseñados técnicamente, tomando en cuenta criterios geológicos satisfactorios, hidrología, uso actual y futuro del agua subterránea, geotecnia, estabilidad de pendientes, protección de la erosión, provisión de servicios, factores socioeconómicos, etc.

-2.5 Capacitación y entrenamiento

-Se debe capacitar y entrenar a los responsables/autoridades interesadas, empleados, industrias, etc., para desarrollar, implantar y operar un programa de manejo ambientalmente adecuado de lodos de plantas de tratamiento, que permitan dar soluciones al problema de la generación de lodos y cumplir con la normativa correspondiente.

-3.1 Generación de lodos

-La actividad industrial es generadora de diferentes tipos de contaminación que afectan a los recursos aire, agua y suelo. Los mecanismos iniciales de descontaminación son la prevención y reducción en la fuente, pero existe contaminación que debe necesariamente tener tratamientos de final de tubería. Como consecuencia de los tratamientos descontaminantes de las aguas residuales se producen lodos que concentran la contaminación tóxica. -De acuerdo a los registros de la Dirección de Medio Ambiente del Municipio de Quito existen 303 establecimientos cuyas actividades productivas generan descargas líquidas al ambiente, de ellas un 30 %, es decir 90 industrias, tienen tratamientos de tipo físico-químico y biológico. El resto de industrias no han instalado sistemas de tratamiento o presentan soluciones alternativas. -De las visitas efectuadas a algunos de estos establecimientos, se pudo Capítulo 6

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apreciar que no existen registros de generación de lodos ni se realizan análisis de caracterización de los mismos, con pocas excepciones. Dado que uno de los objetivos del proyecto fue conocer la cantidad de lodos generados, no fue posible cumplirlo por lo señalado anteriormente. Sin embargo, basándose en información sobre la caracterización de aguas residuales presentada por las industrias, se ha estimado la generación de 5 ton/día de lodos en base seca, sin considerar la adición de sólidos por los tratamientos de depuración de aguas.

-3.2 Caracterización de lodos Con el fin de tener un criterio sobre el tipo de lodos que se generan en las plantas de tratamiento y a la vez determinar las posibilidades de manejo de estos residuos, se realizó un muestreo de lodos y la determinación de su grado de peligrosidad mediante el análisis de toxicidad de los lixiviados y las listas de clasificación de residuos peligrosos establecidas en normativa internacional.

ACONDICIONAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE LOS SUBPRODUCTOS DE LOS TRATAMIENTOS PARA LOS GASES. GASES.- Los sistemas de ventilación y acondicionamiento de aire deben crear un ambiente psicológicamente satisfactorio y un aire interior higiénico. Los sistemas de aire acondicionado tienen que estar pensados, diseñados, utilizados y mantenidos en las mejores condiciones, de tal manera que no presenten peligro para la salud ni molestias ambientales o térmicas y no produzcan olores. El uso del aire en recirculación sólo es aconsejable si puede garantizarse que la concentración de contaminantes, microorganismos y olores no excede los límites seguros. Es de gran importancia contar con un servicio regular de mantenimiento, un control de funcionamiento así como un seguimiento de las condiciones higiénicas en el ambiente interior.

Evaluación de la contaminación. Inspecciones. Se considera que los componentes del SVAA están contaminados cuando existe evidencia de materia particulada y/o crecimiento microbiano en su interior, tanto por una inspección visual como por verificación analítica. La evaluación se realizará mediante inspección del SVAA . Los tipos de contaminantes presentes así como su concentración determinarán los métodos de limpieza a emplear y los controles ambientales requeridos. Los elementos a inspeccionar serán al menos los siguientes: UTA. La evaluación de las Unidades de Tratamiento de Aire considerará secciones representativas de sus componentes: filtros, bypass de aire, baterías, bandejas de condensados, aislamientos acústicos, sistemas de humidificación, y ventiladores. 1.

Sistema de conductos de impulsión incluyendo cajas de volumen variable o equivalente, plenums, silenciadores y aislamientos térmicos, baterías de calentamiento y enfriamiento, difusores y otros 2.

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componentes existentes. Sistema de conductos de retorno incluyendo plenums de retorno, 3. amortiguadores, aislamiento termoacústico, turbinas y rejillas, así como los conductos y turbinas de extracción.

Consideraciones sobre la necesidad de Desinfección

La desinfección consiste en destruir los microorganismos patógenos y reducir la colonización microbiana a niveles muy bajos. Las sustancias biocidas solo deben emplearse en casos de crecimiento activo de hongos o cuando han sido verificados , a través de pruebas, unos niveles de contaminación bacteriológica interior que se consideren inaceptables (amplificación bacteriana a los ambientes de interior). El uso de biocidas en un Sistema de Ventilación y Acondicionamiento de Aire (SVAA) se considerará solamente después de realizada una higienización adecuada, y cuando haya sido determinada la necesidad de dicho tratamiento por el responsable técnico de la inspección microbiológica efectuada previamente a la limpieza (realidad de amplificación bacteriana a los ambientes de interior). Nunca deben utilizarse biocidas como substitutos de la limpieza. En los casos requeridos se aplicarán biocidas, por tramos controlados de la red de conductos, procediendo posteriormente a la realización de los test de eficacia correspondientes (Anexo 2). Los tratamientos de desinfección deben ajustarse a la normativa existente sobre biocidas (R.D. 1054/2002). Igualmente a lo dispuesto en la Orden 210/95, Orden 809/94 y Orden de 8 de marzo de 1994, por la que se establece la normativa reguladora de la homologación de cursos de capacitación para realizar tratamientos con plaguicidas. Extracción 6 g / m 2- 60 mg / Aspiración 2 100cm (Anexo 3)

Estándar gravimétrico posterior a la limpieza Se considerará como “limpio” el valor de “peso neto de materia particulada” inferior al “nivel de higienización aceptable”

Nivel de higienización aceptable 2 < 0,75 mg / 100 cm Estándar microbiológico superficies postdesinfección Se considerará como “desinfectado” el valor de “flora microbiana aerobia total superviviente” inferior al “nivel de desinfección aceptable”

Nivel de desinfección aceptable 2 Ausencia / 25 cm Capítulo 6

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Estándar microbiológico aire de impulsión

Se consideran como valores recomendados en aire ambiente interior los recuentos de menos de 800 ufc/m3 de flora aerobia mesófila total, por encima de los cuales se recomienda tomar medidas correctoras e identificar los microorganismos. De otra parte, se considera

el

fenómeno

de

“amplificación

bacteriana

de

interiores”,

definido por la obtención de recuentos mayores de 200 ufc/m3, cuando éstos superen a la contaminación hallada en el muestreo de ambiente exterior. Así, se considerará como recomendable en aire de impulsión, el recuento de “flora microbiana aerobia mesófila total” que sea menor de 100 ufc/m3 tras la realización de una higienización. Reporte tipo de actividad realizada . Entrega de servicio.

Se adjuntará con el certificado final de limpieza un libro de deberá incluir al menos los siguientes elementos: registro que características técnicas del sistema limpiado, esquema de la instalación limpiada con ubicación de puertas de acceso, memoria de equipos, productos y métodos empleados en la limpieza de conductos, reportaje gráfico de los servicios realizados (antes y después), resultados de las mediciones de comprobación, mediciones de calidad de aire interior y superficies, antes y después de la limpieza, relación y hojas de seguridad de los productos empleados, recomendaciones de comprobación y mantenimiento higiénico.

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Cuidad

INFLUENTE

Filtro rociador – el liquido q viene del tanque de sedimentación es esparcido en un lecho de piedra que elimina por acción biológica los sólidos en solución

Rejilla- que atrapa sólidos grandes y trapos. Tanque Desarenador- para el asentamiento y remoción de grava y arena.

Tanque sedimentación secundaria – que Elimina los sólidos remanentes

Tanque Sedimentación - primario donde se asienta los sólidos e n suspensión transformándose en lodos.

Tanque digestor – donde se estabilizan los lodos.

Lechos de secado – que permiten disponer de los lodos, mediante incineración enterramiento o como cieno orgánico.

Cloración – para destruir las bacterias remanentes. Agua potable – que permite disponer en cursos de agua o por irrigación en tierra.

Efluente

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS COMPLETO

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El siguiente cuadro, muestra los procesos de tratamiento de aguas residuales con sus respectivas estructuras y el uso al que están destinados.

EN

SE UTILIZA

PARA

rejillas Cribas trituradores

remover materia gruesa, flotante y en suspensión Tanques de decantación Remover grasa y TRATAMIENTO o aceite PRIMARIO Desnatadores , tanques Sedimentarios Desarenadores Tanques sedimentarios Tanques sépticos Remover materias Tanques Imhoff Sedimentables Lagunas de Tratamiento completo estabilización aguas Negras Bombas y tubería para Remover y estabilizar irrigación materia Superficial Por dispersión y TRATAMIENTO Tanques con arena filtración SECUNDARIO verdadera Lechos de contacto Remover y estabilizar Sobre – madera materia -Piedra En condiciones Filtros rociadores aeróbias y Lodos activados Mediante contacto con Organismos vivos Digestores Acondicionar los lodos PROCESOS Calentadores Precipitadores COMPLEMENTARIOS Lechos de secado Disponer finalmente Incineradores los lodos

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CAPITULO VI Prevención de la contaminación Aunque este manual está dedicado primordialmente al operador de una planta de tratamiento de aguas negras, es bien sabido que los operadores de muchas pequeñas plantas tienen responsabilidades relativas al mantenimiento del alcantarillado y, como las medidas que se aplican al tratamiento de aguas negras, se aplican igualmente al alcantarillado, ambas se estudiarán aquí. "Los accidentes no se producen, sino que son producidos" son las palabras iniciales de una excelente serie de artículos escritos por Le Roy W. Van Kleeck, Presidente del Comité de Riesgos Profesionales en la Operación de Plantas de Aguas Negras, de la Federation of Sewage and Industrial WastesAssociation (EE.UU.). La prevención de accidentes es el resultado de una profunda meditación, así como de la aplicación de unos cuantos principios básicos y el conocimiento de los peligros potenciales. Se ha dicho que el "A, B, C" de la prevención de accidentes se resume en la siguiente afirmación: "SIEMPRE SEA CUIDADOSO" *

Sin embargo, hay que saber cómo ser cuidadoso y qué se debe evitar. Con estos conocimientos se está capacitado para pensar y practicar la seguridad. Un buen medio de poner de manifiesto los riesgos son las conferencias y sugerencias. En algunas plantas se responsabiliza de esto a un comité. Podría parecer que son poco frecuentes los accidentes en las plantas de tratamiento de aguas negras, pero tomando como base las estadísticas de los EE.UU., su frecuencia es mucho mayor de lo que se supone. El Manual Práctico de Seguridad, de la Federation of Sewage Industrial WastesAssociation, proporciona datos sobre los seguros cubiertos en esta rama de accidentes. La mortalidad registrada en las plantas de aguas negras es considerablemente mayor que la de los talleres mecánicos, tomando como base un hombre-hora. Las muertes ocurridas en los pozos de inspección de las alcantarillas han llegado a sumar doce en un período de dos años, y en una ocasión perecieron dos hombres y otros dos quedaron inutilizados en el mismo pozo de inspección. En Westchester County, New : York (EE.UU.), en 1956. dos hombres perdieron la vida por entrar" al pozo de inspección de una alcantarilla de gran diámetro, para rescatar a un tercero que había sufrido un desmayo Los salvadores seguramente fueron vencidos y arrastrados al colector principal, rescatándose sus cadáveres cinco horas después un par de kilómetros corriente abajo. Los pozos de inspección han sido clasificados por un autor como "Trampas Mortales".

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Los riesgos En general los peligros de accidente son prácticamente los mismos en los pozos de inspección, en las estaciones de bombeo o en las plantas de tratamiento. Estos riesgos consisten en: A. Daños físicos. B. Infecciones corporales. C. Peligros ocasionados por gases nocivos o vapores venenosos. y falta de oxígeno. D. Riesgos radiológicos. Estos riesgos son en algunos casos, inherentes al diseño, de manera que una vez reconocidos pueden corregirse fácilmente o, al menos, protegerse mediante advertencias y procedimientos adecuados de seguridad. Las características de diseños de seguridad están bien tratadas en el Manual Práctico No. 1 de la Federation of Sewage and Industrial WastesAssociation (EE.UU.).

Prevención de los daños físicos La prevención de los daños físicos empieza por un buen orden interno. Las herramientas, las piezas de repuesto y otros objetos, no deben dejarse dondequiera. Las señales de advertencia, barandales y cubiertas, en su lugar, protegen contra tuberías bajas, tanques abiertos y pozos de inspección destapados o poco visibles. Basta muchas veces saber cuándo se deben doblar las rodillas y hacer fuerza con los músculos de las piernas, para salvarse de un relajamiento o fractura de la espalda. Para el trabajo en los pozos de inspección de las calles, la seguridad requiere medidas completas de protección contra los peligros de tránsito. Las señales de advertencia y banderas rojas deben instalarse a distancia adecuada de cada lado del pozo de inspección. En las calles excesivamente transitadas conviene situar hombres con banderas que, mediante señales, hagan disminuir su velocidad a los vehículos más rápidos. En las calles anchas puede estacionarse junto al pozo de inspección el camión de servicio, hacia donde procede el tráfico. Es importante disponer del personal suficiente para el trabajo que se presente. Cuando menos debe haber dos hombres en la boca del pozo, cuando baje uno. Una rejilla o defensa alrededor del pozo aumenta la protección y facilita la entrada y salida. Las tapaderas de los pozos de inspección deben levantarse con un gancho hecho especialmente para ajustar con una ventila o una asa especial. Algunas veces sirve una. hoja de muelle de automóvil de unos 45 cm de longitud (18 pulgadas) como cuña o tope. Un pico puede resbalar y causar daño, o si se traba con fuerza puede hacer saltar una chispa. A no ser que la tapadera sea muy pesada, es preferible que un solo hombre la maneje solo, para su mayor seguridad. Cuando dos hombres trabajen en equipo, han de coordinar cuidadosamente sus movimientos y esfuerzos para evitar que se lesionen las manos y los pies. Una tapa no debe quitarse parcialmente, excepto en el caso de tomar una muestra de aire, después de lo cual debe volverse a colocar Pozos de inspección.-

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inmediatamente. Antes de descender por un pozo de inspección, se tomará nota del ancho, espaciado y colocación de los escalones y, si están en zig-zag o alterados, debe tenerse especial cuidado de empezar a bajar con el pie adecuado para evitar caídas. Conviene probar cada escalón durante el descenso y distribuir el peso entre pies y manos. Los escalones de acero pueden perder su galvanizado y corroerse en proporción peligrosa. Las botas de hule ayudan a prevenir resbalones y evitan infecciones. Bandas de seguridad .-

En las alcantarillas pequeñas, nadie debe entrar por un pozo de inspección a mayor profundidad, que a la altura de su barba, sin llevar una banda de seguridad probada y atada con una cuerda. Para entrar en pozos de inspección de más de 60 cm de diámetro (24 pulgadas) se llevará siempre puesto el cinturón de .seguridad cualquiera que sea la profundidad del pozo, como precaución contra la posibilidad de resbalar a la alcantarilla. En caso de urgencia si no se dispone de un cinturón de seguridad, una cuerda resistente atada cómodamente bajo los brazos con nudo no corredizo, puede salvar una vida. En todo caso, debe haber cuando menos dos hombres en la boca del pozo constantemente, mientras otro tercero esté adentro, para manejar la cuerda salvavidas y ayudarlo a salir si es necesario. La banda de seguridad se llevará siempre también, cuando haya que entrar en cualquier espacio cerrado de la planta de tratamiento, como pozos de succión de las bombas, tanques de digestión vacíos, pozos de almacenamiento de lodos, o cualquier otro espacio donde sea difícil el acceso y pueda necesitarse ayuda para trepar. Siempre que sea posible reflejar la luz solar por medio de espejos hacia adentro de un pozo de inspección, o de un tanque, o de cualquier otro espacio cerrado, se tendrá un alumbrado excelente y seguro. En otro caso, aun en ausencia de gases inflamables, la práctica de la seguridad aconseja el empleo de lámparas a prueba de explosión, de las cuales existen varios tipos en el mercado. Alrededor de la planta de tratamiento solamente deben usarse en los lugares peligrosos lámparas a prueba de explosión con extensiones a tierra o lámparas portátiles a prueba de explosión. Alumbrado.

Riesgos eléctricos.-

Existen riesgos por descargas eléctricas en muchas de las más antiguas estaciones de bombeo y plantas de tratamiento de aguas negras. Las nuevas instalaciones, con sus interruptores con compuertas, son bastantes seguras; pero hay que manejar con precaución los tableros de interruptores de tipo antiguo. Un tapete de hule sobre el piso es un factor más de seguridad. Es esencial conectar a tierra todo el equipo. Las herramientas eléctricas portátiles deben ir equipadas con un cable a tierra y una toma especial con su enchufe. Los accidentes pueden ser y han sido ocasionados, por equipo de esta clase sin conexión a tierra. Cuando se va a trabajar con un equipo controlado por un interruptor que quede lejos, debe atarse al interruptor una tarjeta roja, que servirá de aviso al personal para no cerrar el circuito.

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Escalera.-

Las escaleras verticales de más de 3 metros de altura (10 pies), deben equiparse con un enrejado que rodee la escalera de manera que un hombre pueda recargarse dentro del enrejado para quedar protegido. Extintores de incendio.- Se recomienda que los extintores de incendio, adecuados para combatir los incendios ocasionados por fallas eléctricas se coloquen en lugares fácilmente accesibles en las estaciones de bombeo y plantas de tratamiento. Los extintores a base de bióxido de carbono o tetracloruro de carbono, no dañan el equipo; pero en los locales cerrados existe el peligro de asfixia ocasionada por los humos venenosos que pueden resultar de su empleo.

Prevención de las infecciones corporales Los operarios que manejan aguas negras, están peligros de las enfermedades de origen hídrico, tifoidea, la paratifoidea, la disentería amibiana, otras infecciones intestinales. También deben tétanos y las infecciones de la piel.

expuestos a todos los incluyendo la fiebre ictericia infecciosa y protegerse contra el

Primeros auxilios.

Excepto en los casos de lesiones leves deberá ser un médico el encargado de tratar las heridas e informar para una posible compensación al trabajador. Los camiones de servicio y las plantas contarán con botiquines de primeros auxilios, y se procurará que la mayor parte de los operarios reciban instrucción de primeros auxilios en la Cruz Roja. Por pequeño que parezca un rasguño o cortadura deberá recibir atención médica. Se aplicará inmediatamente tintura de mertiolato de yodo al dos por ciento a toda herida o cortadura. Los guantes de algodón recubiertos de hule son baratos y proporcionan buena protección a las manos. En los lugares mojados, los pies deberán protegerse con botas de hule o con cubiertas de hule para zapatos, como protección contra la humedad y las infecciones. Se llevarán ropas de trabajo o cubiertas protectoras en los sitios sucios como los pozos de inspección, debiendo lavarse con frecuencia. Algunas plantas de tratamiento de aguas negras están provistas de máquinas lavadoras o de servicio de lavandería. Hay ropa de tela ahulada con caperuzas, que puede lavarse con manguera y es adecuada para los trabajos extremadamente sucios, como la limpieza del pozo de succión de una bomba. Hábitos personales. No debe fumarse en las alcantarillas ni en ningún otro lugar peligroso. Es prácticamente imposible evitar la contaminación por aguas negras en las boquillas de pipas, cigarros o cigarrillos. El fumar constituye una causa potencial de fuego en presencia de un vapor inflamable. "Mantener las manos por debajo del cuello", es una regla excelente cuando se trabaja en alcantarillas, pozos de succión de bombas. o se manejan aguas negras o lodos. La mayoría de las infecciones llega al cuerpo por vía bucal, nasal, o por los ojos y oídos. Los operarios de aguas negras deben lavarse las manos antes de fumar o comer. Ropas.

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Ya hay preparaciones de jabón que no requieren el enjuague con agua, para ser usadas en el campo. Desde luego hay que proscribir el uso del vaso corriente para beber y substituirlo por vasos de papel. Se recomienda la vacunación contra la tifoidea y muchas oficinas de servicio de alcantarillado suministran este servicio a sus empleados. Para la debida protección contra el tétanos, hay que aplicar una serie de dos inyecciones de toxoide tetánico (con un mes de lapso entre una y otra") y repetirse la serie cada cinco años.

Gases o vapores nocivos y deficiencia de oxígeno Es pertinente aquí, aclarar ciertas definiciones: Gas es un estado de la materia, en el que el movimiento de moléculas es prácticamente libre. Vapor es

la fase gaseosa de una substancia la cual existe también en la forma líquida a las temperaturas y presiones del ambiente: por ejemplo el vapor de agua y el vapor de gasolina. Un gas o vapor nocivo es aquél que directa o indirectamente destruye o perjudica la salud o la vida de los seres humanos. Estos vapores o gases pueden causar quemaduras, explosiones, asfixia o envenenamiento. Los gases no venenosos pueden asfixiar por el sencillo hecho de excluir mecánicamente al oxígeno. son una mezcla de gases y no un solo gas, originados por la descomposición de la materia orgánica. En realidad son gases que proceden de los lodos de las aguas negras que contienen alta proporción de bióxido de carbono y cantidades variables de metano, hidrógeno, ácido sulfhídrico y una pequeña cantidad de oxígeno. El peligro consiste usualmente en que se forma una mezcla explosiva con el metano y el oxígeno, o con más frecuencia, en una deficiencia de oxígeno. Esta definición no incluye los gases o vapores extraños que pueda haber en las alcantarillas. Provenientes de fugas en las líneas de gas combustible o de gasolina o de otros disolventes volátiles que frecuentemente se descargan en las alcantarillas. Los gases de las alcantarillas

Deficiencia de oxígeno .

El aire contiene normalmente alrededor de 21 por ciento, en volumen, de oxígeno y 79 por ciento de nitrógeno, así como trazas de otros gases. El aire que contenga menos del 13 por ciento de oxígeno, en volumen, es definitivamente peligroso para el hombre. La falta de oxígeno es la causa principal de las muertes ocurridas en los pozos de inspección. También dio lugar a casos fatales un pozo de inspección de un sistema nuevo de alcantarillado, en el que no hubo ventilación y debido a una causa no definida, el oxígeno descendió hasta una concentración demasiado baja para la vida humana. Podría ser también que algunas muertes atribuidas al ácido sulfhídrico fueran ocasionadas realmente por una deficiencia de oxígeno. Límites explosivos.

Cuando se mezclan con aire (oxígeno) en ciertas proporciones los gases inflamables o combustibles, explotan violentamente por ignición. No habrá explosión cuando la mezcla se sale de esas proporciones. La concentración mínima de una mezcla de gases y aire o vapores y aire, que explota por ignición, se conoce como límite inferior de explosión, mientras que la concentración máxima de explosión se conoce como límite superior de explosión. A éstos corresponden Capítulo 6

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respectivamente las mezclas más pobres y más ricas que se requieren para producir una explosión. La tabla Nº 1 págs. 8 y 9 señala los límites explosivos para los gases y vapores que más probablemente se encuentren en una planta de aguas negras. peligrosos.

Los sitios donde con mayor probabilidad puede haber peligro debido a la presencia de algún gas o vapor nocivo a la falta de oxígeno, y que deben inspeccionarse cuidadosamente, antes de entrar en ellos son: Lugares

1. Todas las alcantarillas principales, especialmente las de zonas industriales. 2. Las alcantarillas situadas en la vecindad de líneas de distribución de gas combustible, o de tanques de almacenamiento de gasolina. 3. Las alcantarillas de poca pendiente donde pueden asentarse los sólidos y descomponerse. 4. Las alcantarillas con pozos de inspección que estén a tramos mayores de 90 metros (300 pies), especialmente si las tapaderas de los pozos ya están usadas y los edificios conectados con las alcantarillas tienen trampas que impidan la ventilación a través de la instalación doméstica. 5. Todas las alcantarillas con pozos de inspección cuya profundidad sea superior a 3 metros (10 pies). 6. Cualquier socavón, tanque o cámara de válvulas que esté bien cerrado no importa cuál sea su profundidad. 7. Tanques profundos, tanques de digestión de lodos y pozos de succión. Características.-

En la tabla Nº 1 págs. 8 y 9 se presentan las características de los gases y vapores dañinos, su origen más probable y las condiciones que originan la deficiencia de oxígeno. Localización. El localizar la existencia de un peligro por gases o vapores y después dar los pasos necesarios para eliminarlo o protegerse contra él, es el camino seguro para prevenir accidentes y pérdidas de vidas. Afortunadamente se dispone de un método barato y relativamente sencillo para localizar los peligros más comunes. Deben llevarse a cabo pruebas en el orden en que se detallan adelante. Las muestras pueden tomarse a través de una ventila que haya en la tapadera de un pozo de inspección, bajo la tapadera levantada parcialmente, o enteramente quitada. En todos los casos hay que evitar que se produzcan chispas. Es práctica corriente el hacer la prueba a una profundidad de 1.80 m aproximadamente (unos 6 pies) sobre el fondo del pozo o tanque, suponiendo que los gases más ligeros que el aire tendrán salida por la boca. Si se descubre un gas inflamable, es aconsejable continuar probando en toda la profundidad de la estructura. inflamables .

Puede tratarse de cualquiera de los gases clasificados como explosivos en la tabla siguiente. Se identifican por medio de los indicadores, relativamente Prueba

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para

gases

explosivos

o

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baratos, de gases combustibles. Estos instrumentos son unidades operadas por pilas, las cuales oxidan o queman una muestra de la atmósfera en prueba, sobre un filamento catalítico caliente que forma parte de un circuito eléctrico compensado. Cualquier gas o vapor combustible que haya en la muestra descompensará el circuito, causando una desviación de la aguja indicadora que señalará sobre una escala la concentración de los gases o vapores combustibles que haya en la muestra. Esta escala está graduada en porcentajes del límite inferior de explosión. Por ejemplo, si solamente hay metano en la muestra y la aguja indicara en la escala "50 por ciento"'. entonces hay 21/2 por ciento de metano, en volumen, en la atmósfera analizada, ya que el límite inferior de explosión del metano es de 5 por ciento. Esto indicará condiciones peligrosas y el pozo de inspección debe ventilarse y volverse a analizar. Por lo general, las lecturas mayores del 20 por ciento del límite inferior de explosión deben considerarse como peligrosas. La muestra debe tomarse con un tubo o probador que se baje a la profundidad deseada en la estructura y se usa un bulbo para aspirar la muestra a través de esta unidad. Los instrumentos están calibrados usualmente para vapores de petróleo y no son igualmente precisos para otros vapores. Sin embargo. son suficientemente aproximados para proporcionar un grado de exactitud adecuado para una completa seguridad del personal. . Prueba para el ácido sulfhídrico

El acetato de plomo contenido en una ampolleta protegida por una malla de algodón, la cual pueda romperse entre los dedos y exponerse a la atmósfera en prueba durante un minuto, adquirirá un color entre amarillo y café en presencia de ácido sulfhídrico. El color se compara con una escala de colores que marca concentraciones de 5 a 25 ppm. Deben tomarse las precauciones que se indiquen en la misma escala de colores. Una concentración de 20 ppm es la indicada como la máxima tolerable para ocho horas de exposición.

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Tabla 1 Gases peligrosos que se encuentran comúnmente en las alcantarillas y en las plantas de tratamiento de agua residuales Nombr e de gas

Fórmul a químic a

Densidad de los vapores. Peso específico** (aire =1)

Limites explosivos (volumen por ciento en el aire ) Limite Limite inferio superi r or

Oxige no (en el aire )

O2

1.11

No inflamable

Vapor es de Monóx ido

Desde C5H12 Hasta C9H20

Desde 3.0 hasta 4.0

1.3

7.0

Monóx ido de carbo no

CO

0-97

12.5

74.2

Hidró

H2

geno

Capítulo 6

0.07

4.0

74.2

Principales propiedades (los porcentajes que se mencionan son porcentajes de volumen en el aire).

Efectos fisiológicos (Los porcentajes que se mencionan son porcentajes de volumen en el aire)

Procedencia más común

Gas incoloro, insípido y no venenoso. Sostienen la combustión.

El aire contiene normalmente 20.93% de O2:hombre tolera una disminución hasta del 12%. Se estima que una disminución por ahajo de 7-5% es fatal.

Agotamiento del oxígeno debido a ventilación insuficiente y absorción, o consumo químico del O2disponible.

Incoloro, olor perceptibles hasta con concentraciones de 0.03%. Inflamables explosivos.

De efectos anestésicos cuando se inhalan. Al 2.43% es rápidamente fatal. de 1.1 a 2.2% es peligroso aún durante corta exposición.

Fugas de tanques de almacenamiento, descargas de los garajes y de operaciones domésticas o comerciales de lavado en seco.

1. Indicador de gases combustibles. 2. Indicador de deficiencia de oxígeno, para concentraciones mayores de 0.3%.

Incoloro, inodoro, no irritante, insípido, inflamable explosivo.

La hemoglobina de la sangre tiene una gran afinidad por este gas, o causándose la muerte por falta de oxígeno. Del 0.2 al (í.25% provoca la pérdida del conocimiento en 30 minutos. Actúa mecánicamente para desalojar el oxígeno de los tejidos. No sostiene la vida. Es un asfixiante simple.

Gas combustible elaborado.

Ampolletas

Incoloro, inodoro, insípido, no venenoso, inflamable. Explosivo. Propaga las llamas rápidamente; muy peligroso.

Método de análisis, seguro, sencillo y barato***

Indicador

de

deficiencia

de

oxígeno.

de

CO

Gas

combustible

elaborado.

Indicador

gases combustibles.

Página 137

de


1.19


Ácido sulfh ídric o

H2S

4.3

46.0

bióxi do de carbo no

CO2

1.53

No inflamable

Nitró geno

N2

0.97

No inflamable

Etano

C2H6

1.05

3.1

Cloro

Cl2

2.5

15.0

No inflamable No explosivo

Capítulo 6

Olor a huevos podridos, aun en pequeñas concentraciones, pero el sentido del olfato se embota rápidamente. El olor no es evidente a concentraciones altas. Incoloro, Inflamable. Explosivo. Venenoso. Incoloro, inodoro, no inflamable. No se presenta generalmente en cantidades peligrosa a no ser que ya exista una deficiencia de oxígeno. Incoloro, insípido, inodoro. No inflamable. No venenoso. Principal constituyente del aire (cerca del 79%). Incoloro, insípido, inodoro, no venenoso. Inflamable, explosivo. Gas amarillo verdoso, o bajo presión, líquido de color ámbar. De color fuertemente irritante y penetrante. Intensamente corrosivo en presencia de humedad.

Provoca la muerte en pucos minutos a 0.2%. Paraliza los centros respiratorios.

Humos de petróleo, gases alcantarillas.

Al 10%no puede resistirse por más de unos cuantos minutos. Actúa sobre los centros nerviosos de la respiración.

Se desprende de los estratos carbonosos. Gas de alcantarillas.

Indicador de deficiencia de oxígeno.

Consúltese

hidrógeno.

Se desprende de altratos de rocas. Gas de alcantarillas.


Consúltese

hidrógeno.

Gas

Indicador de gases combustibles.

Irritante respiratorio, irritante de los ojos y de las membranas mucosas. 30 ppm provocan accesos de los. 40- 60 ppm son peligrosas en 30 minutos. 1000 ppm pueden resultar fatales en pocas aspiraciones.

de

natural.

Fugas en conexiones de tuberías. Dosificación excesiva.


Olor, amoníaco concentrado en estopa produce humos blancos.

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Contaminación de Aguas Ingº Jesús Ormachea Carazas

. Prueba para el monóxido de carbono

Para esta prueba se emplean ampolletas similares a las descritas arriba, conteniendo cloruro de paladio, el cual toma un color que varía del amarillo al gris obscuro cuando se expone a la acción de este gas. Una escala de colores se emplea también para determinar las concentraciones del gas hasta de 0.1 por ciento en volumen. La escala indica las precauciones que deben tomarse. El tiempo de exposición para estas ampolletas es de 10 minutos a temperaturas normales y de veinte minutos a temperaturas inferiores a la de congelación. La concentración máxima tolerable, para ocho horas continuas de exposición, es de 100 ppm. Prueba para la deficiencia de oxígeno . Esta prueba se hace aspirando una muestra de la atmósfera a través de un tubo muestreador y sobre una llama en un indicador de deficiencia de oxígeno. Este es una adaptación de la lámpara de seguridad de los mineros, pero como no es la misma, no debe bajarse a la atmósfera que se pruebe, donde puede haber hidrógeno, como sucede en las alcantarillas. El instrumento va equipado con un interruptor de retroceso de la llama de hidrógeno. La deficiencia de oxígeno queda indicada por la extinción o disminución en la altura de la llama. Si hay una cantidad explosiva de gases inflamables, la llama relampaguea y se extingue. La llama se extingue usualmente en una atmósfera que contenga menos del 16 por ciento de oxígeno, e invariablemente en una que contenga menos del 13 por ciento de oxígeno. La extinción de la llama es una buena indicación para la deficiencia de oxígeno, pero en alturas mayores a 1.500 metros (5,000 pies) sobre el nivel del mar, la llama puede continuar ardiendo en una atmósfera peligrosa para la vida. inseguras.

El uso de canarios, el confiar solamente en la apreciación por el olor, y el ventilar las alcantarillas ocasionalmente sin analizarlas, pueden ser procedimientos peligrosos. Las aves requieren Pruebas

Capítulo 6

Página 139


mucho menos oxígeno que el hombre y pueden desarrollar mayor tolerancia al monóxido de carbono. Algunos de los gases peligrosos son inodoros y la ventilación continua, cuando la fuga de gases es de importancia, puede no corregir una situación peligrosa. El método más seguro es el del análisis.

Resumen de las prácticas de seguridad en las alcantarillas, pozos de bombeo y otros lugares cerrados Las pruebas muestran que no existe una situación peligrosa debida a gases, vapores o falta de oxígeno. Los operarios que entren a las alcantarillas o lugares encerrados más abajo de 3 metros (10 pies), deben llevar cinturones de seguridad y dejar cuando menos dos hombres disponibles arriba. Aunque las pruebas muestren que no hay peligro, la situación puede cambiar o puede accidentarse el trabajador. nadie debe fumar cerca del pozo de inspección y hay que evitar las chispas producidas por la herramienta, mediante el empleo de herramientas de aleaciones de cobre y berilio que no producen chispas. Deben usarse zapatos de hule y solamente alumbrado de seguridad ya probado. Si el trabajo se prolonga, deben repetirse las pruebas a intervalos convenientes. Segunda situación. Las pruebas muestran que hay gases o vapores nocivos o deficiencias de oxígeno. La estructura se ventilará con sumo cuidado para evitar la ignición de los gases inflamables, volviéndose a analizar. La ventilación puede llevarse a cabo en una de las siguientes formas: Primera situación.

Capítulo 6

Página 140


Colocando lonas o deflectores metálicos para dirigir las corrientes naturales de aire al interior del pozo de inspección, quitando las tapaderas de los pozos. Es necesario un viento moderado o fuerte. 2. Un chorro de la manguera contra incendios, dirigido hacia el interior del pozo destapado puede crear un tiro suficiente. 3. Introduciendo aire comprimido mediante una manguera, hasta un punto cercano al fondo del pozo de inspección. 4. Usando un soplador portátil con su manguera de descarga bien abajo del pozo y con la unidad propulsora o motor lejos del pozo para prevenir la ignición y mantener los humos de escape bien alejados. Después de una completa ventilación y de que las pruebas indiquen condiciones seguras, proceder como en la primera situación. 1.

Tercera situación. Las pruebas muestran una situación peligrosa, pero existe una emergencia debido a que un operario se ha accidentado o hay inundación. Los operarios deben equiparse con aparatos de respiración adecuados, además de tomarse las medidas indicadas en la primera situación. Si se necesita herramienta, solamente deben usarse las de aleación de berilio y cobre que no producen chispas. Hay que tener mucho cuidado para evitar cualquier causa de ignición. Trabajar en atmósferas de gases inflamables es extremadamente peligroso y nunca debe intentarse sino por aquellos que conozcan a fondo los peligros.

Máscaras de gas Debe recurrirse a este tipo de aparatos solamente cuando la situación no permita crear una atmósfera segura mediante la ventilación. La mayor parte de los aparatos para respiración consisten en una careta con cintas ajustables a la cabeza que se atan firmemente; una manguera flexible conecta la máscara con una fuente de aire puro o con un suministro de oxígeno, y una válvula de escape o un tubo de salida para el aire espirado. Es Aparatos para respiración.

Capítulo 6

Página 141


esencial que la máscara se ajuste bien, de manera que los gases no penetren por debajo. La prueba usual para esto consiste en cerrar con una pinza el tubo flexible de entrada y hacer una profunda inspiración. Si la máscara está bien ajustada, se aplastará sobre la cara. . Máscaras de cartucho Las máscaras de cartucho del tipo de filtro, nunca deben usarse en los pozos de inspección, en los pozos de bombeo u otros lugares donde pueda haber una deficiencia de oxígeno. Éstas sirven solamente para filtrar o neutralizar bajas concentraciones de gas determinado para el que se suministra el cartucho especial. Con el cartucho apropiado, estas máscaras son adecuadas para atender a pequeñas fugas de cloro gaseoso, donde no hay deficiencia de oxígeno y menos del dos por ciento de gases nocivos. Estas máscaras no suministran oxígeno. manguera.

La máscara de manguera es adecuada para todas las situaciones donde pueda obtenerse un suministro de aire puro mediante el uso de una manguera de hasta unos 6 metros (25 pies) sin soplador y hasta de unos 45 metros (150 pies) para uno o dos hombres, con un soplador. Es el dispositivo más seguro y en el que puede tenerse más confianza. La

máscara

de

Aparatos para autoabastecimiento. Es

respiración

de

un tipo de equipo abastecedor de oxígeno consistente en un cartucho que contiene una sustancia química, tetróxido de potasio, que es un vigoroso agente oxidante que desprende oxígeno. Este aparato no conviene usarlo en los pozos de inspección o visita de las alcantarillas, en los pozos de succión de las bombas o en otros lugares donde

pueda llegar a ponerse en contacto aceite, grasa o gasolina con el cuello del cartucho y provocar su deterioración y combustión con terribles resultados. Otro aparato de autoabastecimiento suministra el oxígeno contenido en un cilindro y consta de un fuelle de hule para respiración, un regenerador y una boquilla, además de las Capítulo 6

Página 142


válvulas reguladoras necesarias. Este artefacto en atmósferas que también es peligroso contengan vapores de petróleo porque lo deterioran y solamente debe usarse cuando se tenga la seguridad de que no los hay. Otro aparato de autoabastecimiento o de demanda. Los aparatos de demanda según los

surten diversos fabricantes, proporcionan oxígeno de un cilindro o aire comprimido, según sea requerido en la máscara. El límite seguro de tiempo, para trabajo extenuante, con este dispositivo usando oxígeno, es de media hora. Existe el mismo peligro con este tipo de aparato para oxígeno, en presencia de vapores de petróleo, aceite o grasa, por lo cual la práctica más segura aconseja que no se use en pozos de inspección del alcantarillado y en pozos de succión de bombas. El peligro anterior se elimina con un cilindro de aire comprimido que se coloca en la espalda para una duración de 30 minutos, o bien con un cilindro grande colocado aparte, que por medio de una manguera reforzada, permite trabajar de seis a ocho horas. Es vital el mantenimiento adecuado y la compostura de las máscaras de gas, así como la renovación de cartuchos.

Resucitación

cuando una persona es abatida por los gases, vapores o deficiencia de oxígeno su rescate debe ir seguido de inmediata resucitación. El corazón cesa de palpitar a los seis o diez minutos después de que hayan dejado de funcionar los pulmones. Esto muestra la extrema importancia que tiene el que el personal opere con cinturones de seguridad en los sitios peligrosos.

Respiración artificial La respiración artificial consiste en el uso del aliento de una persona para revivir a alguna otra incapaz de respirar por sí misma. Es el método de resucitación más antiguo y eficaz. La ausencia de movimientos respiratorios o Capítulo 6

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el color azul de los labios, lengua y uñas, son signos peligrosos que indican la falta de oxígeno en la sangre y la necesidad de ayuda para respirar. Cuando se tenga dudas, empiécese por la respiración artificial. Ningún daño puede originarse por ello, y en cambio sí pueden resultar graves consecuencias si no se emplea con prontitud. Ya sea que la persona inconsciente esté tratando de respirar o no, es probable que su respiración esté completa o parcialmente interrumpida por su lengua. Al echar su cabeza hacia atrás o mover su quijada hacia adelante, hará que la lengua se desplace de la garganta dejando que pase el aire a los pulmones. Algunas veces la víctima que no respira comienza a hacerlo por sí misma al aliviar la obstrucción producida por la lengua. El aire que usted espira no está "gastado"'. Contiene el oxígeno suficiente para salvar la vida de una persona. Respirando a doble profundidad de lo usual, el aliento espirado contiene más que suficiente oxígeno para cualquier víctima adulta. Cuando cada insuflación expande el pecho de la víctima, se puede tener la seguridad de que está funcionando la respiración artificial. ínflese el pecho del adulto cuando menos diez veces por minuto. Los niños requieren menores y más frecuentes insuflaciones, al menos 20 por minuto.

Limpieza de la garganta de la víctima Coloqúese a la víctima de espaldas y empiécese la respiración artificial. Cualquier demora puede ser fatal. No pierda el tiempo .

Tomando el pulso a la víctima. . . buscando equipo especial. . . moviendo a la víctima. . . yendo por auxilio. . . recargándolo. Un corto tiempo sin oxígeno puede causar serio daño al cerebro. Si falla el primer esfuerzo de insuflación, asegúrese de que la lengua o algún objeto extraño no obstruya el paso de aire a los pulmones. Introduzca los dedos por su garganta Capítulo 6

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para eliminar cualquier obstrucción. Si hay evidencia de algún material extraño obstruyendo, como partículas de alimentos, secreciones, dientes postizos, sangre o coágulos de sangre, o goma de mascar, hay que sacarlo inmediatamente con los dedos o por cualquier otro medio posible. El primer esfuerzo por soplar determinará si existe o no la obstrucción, y si no la hay, proveerá la urgente necesidad de oxígeno. Limpíese la garganta ,Si se sospecha la aspiración de un cuerpo extraño en un adulto, y fracasa la insuflación de boca a boca para mover el aire hacia los pulmones, la víctima debe colocarse de costado y administrarle un golpe seco entre los hombros para que quede libre el material obstructor. Nuevamente deben introducirse los dedos del que auxilie, en la boca de la víctima, para eliminar el material. Cuando se sospeche la existencia de un cuerpo extraño en las vías respiratorias en un niñito asfixiado, debe suspendérsele momentáneamente por los tobillos, o volteársele sobre un brazo y darle dos o tres palmadas fuertes entre las paletas de la espalda, para tratar de desprender el material que está obstruyendo.

Respiración artificial para víctimas adultas Levántese el cuello y échese la cabeza hacia atrás (B). Manténgase la cabeza hacia atrás lo más posible, una mano empujando la cabeza y la otra jalando la quijada. Basculando hacia atrás todo lo posible, se previene la obstrucción. A medias no es suficiente, es necesario llegar al máximo. Hágase una profunda aspiración. Ábrase la boca hasta el límite. Júntense los labios con las mejillas de la víctima alrededor de la nariz (D). Si los labios presionan las ventanas nasales de la víctima, no se ha abierto la boca lo suficiente.

Sóplese aire por la boca de la víctima hasta que se vea que el pecho se expande. Para hacer esto, procúrese que la víctima tenga abierta la Capítulo 6

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boca mientras se sopla, o tírese del labio inferior hacia abajo (E). Júntense los labios alrededor de la boca abierta y presiónense las mejillas contra las ventanas nasales para impedir las fugas de aire. Alejar entonces la boca para dejar espirar a la víctima. Hacer la siguiente aspiración mientras se escucha el sonido de la espiración de ella. Volver a inflarle los pulmones tan pronto como haya terminado la espiración. Continuar las insuflaciones veces por minuto.

cuando

menos

10

Seguridad con el cloro Acerca de la Cloración de las Aguas Negras, se debe tomar en cuenta los peligros del cloro. Se darán aquí, algunas indicaciones adicionales concernientes al cloro y pueden obtenerse más en la literatura publicada. El cloro líquido anhidro se presenta en: Cilindros de 45, 50 y 70 kilogramos (100, 105 y 150 libras). Recipientes de una tonelada ( Nº) . Carros tanque de 16, 30 y 55 toneladas de capacidad. Cada recipiente es un cilindro de acero equipado con conexiones especiales y válvulas de seguridad. Los cilindros chicos tienen un tapón fusible dentro de la válvula. Todos los recipientes de una tonelada tienen tres tapones fusibles en cada extremo. La válvula standard del Chlorine Institute (EE.UU.) para cilindros y recipientes de una tonelada, es de diseño similar pero tiene un orificio interno mayor y no tiene el tapón fusible. En ambos tipos de cilindros, los fusibles están diseñados para que fundan entre 70° y 74° C (158° y 165° F). Nunca deben dejarse caer o chocar entre sí, los cilindros y recipientes de una tonelada, estén vacíos o no. Los carros tanque tienen una válvula de seguridad de resorte instalada en la parte central del domo. Este escape está ajustado para no dejar pasar gases a menos de 13 atmósferas (180 psi) v se suelta a 15 Capítulo 6

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atmósferas (225 psi). Los cilindros y los recipientes de una tonelada deben almacenarse en un lugar fresco y seco, alejados del calor directo y de materiales combustibles o inflamables. Se recomienda que los cilindros se almacenen en posición vertical y los recipientes de una tonelada en posición horizontal, con las válvulas de seguridad colocadas en su sitio. Es conveniente además usar primero los recipientes mayores que haya almacenados. Los cilindros deben moverse cuidadosamente, de preferencia en carretilla de mano con un cincho para sujetarlos a la carretilla. Los recipientes de una tonelada sólo se moverán con grúas utilizando los ganchos adheridos a sus extremos y nunca con cualquier tipo de amarre. Las conexiones a los cilindros y recipientes se hacen por medio de adaptadores de pinza o uniones para conexión. Compruébese que estén limpias las superficies de las conexiones y roscas y úsese siempre un empaque nuevo de material standard. Las conexiones son siempre una fuente posible de fugas y también lo son los empaques de las válvulas. No usar llaves inglesas de más de 15 cm de longitud (6 pulgadas) para la válvula de un cilindro o

recipiente de una tonelada. Al hacer las nuevas conexiones ábrase ligeramente la válvula y pruébese si hay fugas de cloro con una estopa humedecida en amoniaco sostenida cerca de la válvula y la conexión. Los humos blancos de cloruro de amonio señalan la fuga. Si la conexión v la válvula están ajustadas, una vuelta completa de la válvula da la capacidad total. Evítese el contacto del amoniaco sobre las válvulas y conexiones, porque deshace algunos recubrimientos. Las fugas alrededor de los vástagos de las válvulas se cierran normalmente apretando ligeramente la tuerca del empaque. Deben revisarse con frecuencia todas las conexiones en las líneas de cloro. Hay que corregir la menor fuga de cloro porque es muy corrosivo en presencia de humedad y las pequeñas fugas se convierten rápidamente Capítulo 6

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en grandes. Todo usuario de cloro recibirá de su abastecedor anotándolo en lugar visible, el número de teléfono del servicio de emergencia más cercano, para el caso de fugas importantes del cloro. Los fabricantes de cloro han estudiado las medidas que deben tomarse cuando las fugas son un grave problema como en las rupturas de válvulas, perforaciones de los recipientes y otras. El manejo del cloro en los carros tanque se hará de acuerdo con lo que exige la Comisión Interestatal de Comercio y la Asociación de Ferrocarriles Americanos (en EE.UU.). Los boletines de los abastecedores contienen sugerencias provechosas y debe instruirse adecuadamente a personas dignas de confianza, para hacerlas responsables del cumplimiento de los reglamentos.

Seguridad con los gases de lodos de aguas negras Los peligros referentes a la recolección y utilización de los gases de los lodos de aguas negras, fueron estudiados con cierta amplitud en este capìtulo. Los riesgos son principalmente incendio, explosión y asfixia. Puede ocurrir un incendio dondequiera que haya una fuga de gases y una explosión, en el momento en que una mezcla explosiva reciba la ignición necesaria para producirse, como por la rotura de un foco del alumbrado, entre un cable de extensión y su guarnición, por el chisporroteo de un interruptor, por chispas de los clavos de los zapatos o de las herramientas, por fumar o raspar un cerillo, o por el uso de encendedores. En el desmantelamiento de la tubería de gases de lodos, cerca de los digestores en reparación, la rápida oxidación de los depósitos de. Sulfuro de hierro en dicha tubería, origina calor o llama. Cuando la tubería de gases y sus accesorios están dispersos por toda la planta, debe mantenerse una ventilación efectiva para prevenir la acumulación de mezclas de gases y aire por si ocurre una fuga en una línea de gases. La Capítulo 6

Página 148


tubería de gases tiene que mantenerse ajustada y deben hacerse comprobaciones frecuentes con un indicador de gases combustibles. Los controles de seguridad intercomunicados que se proporcionan con las calderas de gas, deben revisarse periódicamente para comprobar que funcionan debidamente en caso de fallas en la presión de gas o cuando se apague un piloto por cualquier motivo.

PELIGROS DE LA GASOLINA Y DISOLVENTES VOLÁTILES Se ha mencionado en diversos lugares la posible presencia de vapores inflamables de gasolina y otros disolventes volátiles. En los pozos de sumidero, pozos de succión de las bombas y cámaras cerradas de los desarenadores. tales vapores llegan de la alcantarilla y se acumulan en los sitios bajos. El vapor de gasolina es más pesado que el aire y lleva aparejados los peligros de explosión y asfixia. En una planta ocurrió una violenta explosión en una cámara del desarenador donde se había instalado un calentador de carbón para disminuir la condensación. Afortunadamente no hubo daños personales pero la fuerza de la explosión levantó completamente un techo de concreto, cuarteó paredes de mampostería e hizo volar las tapaderas ajustadas de los pozos de inspección de alcantarillas, situados a distancia considerable del edificio. La cámara del desarenador y la alcantarilla tenían alguna ventilación natural. Había olor a gasolina u otro disolvente volátil después de la explosión. Se cree que tales vapores se inflamaron por el calentador que quemaba carbón. Tales lugares deben tener ventilación forzada. Todos los interruptores eléctricos, luces, motores y contactos serán a prueba de explosión, prohibiéndose estrictamente fumar. Hay que hacer pruebas frecuentes para determinar vapores nocivos y, cuando se encuentren, hacer las investigaciones necesarias para descubrir su origen. Capítulo 6

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Peligros por radiactividad El uso creciente de isótopos radiactivos en la medicina, en la industria y en la investigación, puede dar lugar también a descargas accidentales o pérdidas de tales materiales en las alcantarillas que llegan a las plantas de tratamiento de aguas negras. Los estudios hechos por la United States Public Health Service (en los EE.UU.), indican que la dilución media en los sistemas de alcantarillado, junto con las usuales precauciones que se tienen en el manejo de tales materiales, son normalmente adecuadas para prevenir cualquier peligro para la salud. En tiempo de guerra podría presentarse un peligro radiactivo en las alcantarillas y plantas de tratamiento después de un estallido bajo el agua o en tierra, de una bomba atómica. Un artículo excelente acerca de este asunto, apareció en la revista Sewage and Industrial Wastes, de octubre de 1951. El artículo proporciona información básica acerca de la terminología y mediciones de la radiación. Existen medidores portátiles Geiger, que serían adecuados para determinar la radiación de fondo o conteo de actividad normal, y su uso periódico determinaría cualquier aumento que sobrepase los límites mínimos establecidos tentativamente por el National Bureau of Standards (de EE.UU.). Al final de este capítulo sobre Seguridad es bueno recordar y repetir la afirmación del principio de que el "A, B, C," de la seguridad es "SIEMPRE SEA CUIDADOSO", y agregar a esto el lema acerca de la seguridad que encabeza un código adoptado hace algunos años por las New England and New York State Sewage Works Association. "ALERTA HOY — SANO Y SALVO MAÑANA" Capítulo 6

Página 150


¿Tratar, cambiar o salvar?.- Las aguas negras de una comunidad no pueden cambiarse a voluntad; constituyen un producto de la vida comunal fuera de control. Pero el ingeniero que afronta el problema de la disposición de los desperdicios de cualquier industria no puede dar por asentado nada ni apoyarse siempre en la práctica ya conocida. Debe considerar en detalle tres aspectos correlativos del problema, que son:

a)

¿es

conveniente tratar los desechos, como existen o han

de existir,

según los procesos o

actividades proyectados por la industria?; b) ¿sería conveniente exigir algunos cambios en los procesos de modo que, calidad

sin

afectar ni a

la

ni a la eficacia de los métodos de

producción, resultaren desechos menos difíciles o costosos de tratar?; c) sería posible recuperar materias de valor, o fabricarlas de los desechos, para derivar así algún provecho de los Capítulo 6

Página 151


desperdicios antes desechados o por desecharse, bien para aliviar la polución o eliminarla, con los ahorros consiguientes? Al ponderar estas preguntas y sus respuestas, es

obvio

que

el

ingeniero

ha

de

estar

o

procurará estar bien enterado de los problemas de

la

misma

industria

que

sirve

y

ha

de

entenderse con otras personas igualmente capacitadas en sus propios campos. Y finalmente, debe darse cuenta de que la gerencia industrial tiene que cuidar de las inversiones y gastos minuciosa y cautelosamente, si la industria ha de quedar establecida. El ingeniero que gana el apoyo de la gerencia es aquel que puede respaldar sus Recomendaciones con datos de la clase que a ella le interesan más; es decir: los que indican precisamente cómo deben gastarse los fondos con el máximo provecho. En igualdad de las demás circunstancias, la economía gobierna.

LA

ECONOMÍA

EN

presente párrafo exposición

no

amplia

LA

INGENIERÍA .

se de

puede los

En

incluir

principios

de

el una la

materia que se llama economía en la ingeniería. Sin embargo, vale la pena dar un solo ejemplo de su

aplicación.

alternativas,

Para

escoger

entre

soluciones

hay que medir cada una de ellas

en los mismos términos, a fin de que sus valores respectivos sean comparables. En lo que sigue, se ha usado el gasto total anual como base de comparación.

La

situación

y

las

cifras

son

reales. Los conocimientos de ingeniería que se necesitaron para establecer los hechos, fueron Capítulo 6

Página 152


extensos.

SALUBRIDAD

EN

LA

VIVIENDA.- como

forma de minimizar el impacto ambiental y como implementación del Protocolo de Kioto los rellenos sanitarios incluyen tratamiento de lixiviados, que son los líquidos producidos por la basura, quema de gases de descomposición, principalmente el metano, planes de reforestación en el área del relleno sanitario y control de olores. Porque los residuos confinados sin tratamiento contienen un alto potencial peligro para el medio ambiente (daños en la impermeabilización en el transcurso de tiempo), en Europa ya tienen normas que exigen un tratamiento de los residuos antes de confinar para eliminar su potencial peligro tanto para el ambiente como la salud humana.y todo ello se resuelve con la construcción de un relleno sanitario.

Un relleno sanitario.- es un lugar destinado a la disposición final de desechos o basura, en el cual se toman múltiples medidas para reducir los problemas generados por otro método de tratamiento de la basura como son los tiraderos, dichas medidas son, por ejemplo, el estudio meticuloso de impacto ambiental, económico y social desde la planeación y elección del lugar hasta la vigilancia y estudio del lugar en toda la vida del vertedero. En un relleno sanitario, a medida que se va colocando la basura, ésta es compactada con maquinaria y cubierta con una capa de tierra y otros materiales para posteriormente cubrirla con una capa de tierra que ronda los 40cm de grosor y sobre esta depositar otra capa de basura y así sucesivamente hasta que el relleno sanitario se da por saturado. Es un método de ingeniería para la disposición de residuos sólidos en el suelo de manera que se le dé protección al ambiente, mediante el esparcido de los residuos en pequeñas capas, compactándolos al menor volumen práctico y cubriéndolos con suelo al fin de día de trabajo, Capítulo 6

Página 153


previniendo los efectos adversos en el ambiente.

medio

COMPOSICIÓN.-

Tabla 1. Composición promedio de los residuos sólidos urbanos en una ciudad Componentes % en peso / peso PAPEL 17,50 CARBÓN 2,00 VIDRIO 1,75 METAL FERROSO 3,60 METAL NO FERROSO 0,50 PLÁSTICO DURO 2,50 PLÁSTICO SUAVE 1,70 MADERA 0,80 CUERO 0,30 CAUCHO 0,45 TELAS 1,70 RESTOS ALIMENTICIOS 21,50 OTROS: AGREGADOS GRUESOS,FINOS, 46,15 etc. Total 100,00 Fuente: Municipalidad Metropolitana de Lima, SUMSEL 1999.

RECOLECCIÓN, TRANSPORTE Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS DESPERDICIOS DOMÉSTICOS (residuos sólidos) Y DE OTRAS ACTIVIDADES. ¿Qué es un Relleno Sanitario?

El relleno sanitario es un método diseñado para la disposición final de la basura. Este método consiste en depositar en el suelo los desechos sólidos, los cuales se esparcen y compactan reduciéndolos al menor volumen posible Capítulo 6

Página 154


para que así ocupen un área pequeña. Luego se cubren con una capa de tierra y se compactan nuevamente al terminar el día. ¿Cómo se construye un relleno sanitario?

Para construir un relleno sanitario es importante seleccionar el terreno que reúna condiciones técnicas adecuadas como son: topografía, nivel a que se encuentran las aguas subterráneas y disponibilidad de material para cubrir la basura. De acuerdo con las características del terreno, el relleno sanitario puede construirse siguiendo los métodos de área, zanja o una combinación de ambos métodos. El

Método

de

Zanja

o

Trinchera

Se

utiliza

generalmente en terrenos planos. Se hace una zanja de 2 o 3 metros de profundidad. La basura se deposita dentro, luego se compacta y se va cubriendo con la misma tierra que se sacó de la zanja. El método de área se puede utilizar tanto en

terrenos planos como para rellenar depresiones y en tajos o canteras abandonados. La tierra utilizada para cubrir la basura debe ser traída de otros sitios como laderas o montañas. La basura se deposita directamente en el suelo, en el caso del terreno plano; o de partes más profundas hacia las más altas, en el caso de las depresiones. La basura se esparce, compactada y recubre diariamente con una capa de 10 a 20 cm , de tierra. Principios básicos Relleno Sanitario

para

el

funcionamiento

del

El relleno debe contar con:

Capítulo 6

Página 155

Contaminación de Aguas Ingº Jesús Ormachea Carazas 









Una buena compactación de los desechos sólidos, antes y después de cubrirlos con tierra. Cubrimiento diario de la basura con una capa de tierra o material similar. Controlar con drenajes y otras técnicas los líquidos o percolados y los gases que produce el relleno, para mantener las mejores condiciones de operación y proteger el ambiente. Evitar por medio de canales y drenajes que el agua de lluvia ingrese al relleno sanitario. Una supervisión constante, tanto de los administradores como de las organizaciones comunales.

Ventajas del Relleno Sanitario 



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





El relleno sanitario es un método completo y definitivo para la eliminación de todo tipo de desechos sólidos. Evita los problemas de cenizas y de materiales que no se descomponen. Tiene bajos costos de operación y mantenimiento. Genera empleo para mano de obra no calificada. Puede ubicarse cerca al área urbana, rediciendo los costos de transporte y facilitando la supervisión por parte de la comunidad. Permite utilizar terrenos considerados improductivos, convirtiéndolos luego en parque o campos de juegos.

RELLENOS SANITARIOS MANUALES 1. Nombre de la Tecnología 2. Introducción 3. Descripción breve de la tecnología 4. Ventajas 5. Restricciones 6. Criterios básicos 7. Criterios para la participación comunitaria 8. Criterios de diseño 9. Criterios de instalación Capítulo 6

Página 156


10. Criterios para operación y mantenimiento 11. Criterios para la gestión 12. Criterios para monitoreo y evaluación 13. Costos 14. Proyectos demostrativos 15. Contactos para referencias adicionales 16. Otros contactos útiles 17. Enlaces de interés 18. Referencias bibliográficas

RELLENOS SANITARIOS MANUALES 1. Introducción

El relleno sanitario manual se presenta como una alternativa técnica y económica, tanto para las poblaciones urbanas y rurales menores de 40,000 habitantes, como para las áreas marginales de algunas ciudades que generan menos de 20 toneladas diarias de basura. Si el costo de transporte lo permite, puede resultar ventajosa la utilización de un mismo relleno sanitario manual para dos o más poblaciones. Mediante la técnica de la operación manual, sólo se requiere equipo pesado para la adecuación del sitio y la construcción de vías internas, y excavación de zanjas o material de cobertura, de acuerdo con el avance y método de relleno. En cuanto a los demás trabajos, todos pueden realizarse manualmente, lo cual permite a estas poblaciones de bajos recursos, incapacitadas de adquirir y mantener equipos pesados permanentes, disponer adecuadamente sus basuras y utilizar la mano de obra que en los países en desarrollo es bastante abundante. Se estima que es posible llevar a cabo un relleno sanitario manual hasta llegar a la cantidad de 20 ton/día. Sin embargo, se precisa de un análisis minucioso de las condiciones locales de cada región, puesto que según sea el costo de la mano de obra, el tipo de relleno, las condiciones climáticas, etc., tal vez Capítulo 6

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resulte preferible el uso de equipo pesado en el relleno sanitario manual, ya sea en forma parcial o permanente.

2. Descripción breve de la tecnología El relleno sanitario manual es una técnica de eliminación de los desechos sólidos en el suelo, que no causa molestia ni peligro para la salud y seguridad pública; tampoco perjudica el ambiente durante su operación ni después de terminado el mismo. Esta técnica utiliza principios de ingeniería para confinar la basura en un área lo más pequeña posible, cubriéndola con capas de tierra diariamente y compactándola para reducir su volumen. Además, prevé los problemas que puedan causar los líquidos y gases producidos en el relleno sanitario manual, por efecto de la descomposición de la materia orgánica. El relleno sanitario manual, aunque es una pequeña obra, no deja de ser un proyecto de ingeniería, en el que gran parte de los problemas potenciales se previenen por medio de una buena planeación desde las etapas iniciales, puesto que de esta manera resulta más sencillo y económico que si se efectúan correcciones en el transcurso de las operaciones. La planeación inicial desarrollará las bases para las diferentes actividades a cumplir, tales como: selección del sitio; diseño; construcción; operación y mantenimiento; y teniendo en cuenta que se debe contar con la información básica sobre la población a servir, la procedencia, calidad y cantidad de desechos sólidos a disponer, los posibles sitios disponibles, el uso futuro del terreno una vez terminado el relleno, los recursos para su financiación y la asesoría de un profesional competente. A pesar de la poca magnitud de esta obra, es importante contar con la asesoría de un ingeniero sanitario con experiencia en el campo del diseño, construcción y operación, sobre todo en las etapas iniciales del proyecto. Capítulo 6

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La planeación inicial deberá incluir un programa de información pública que explique cuáles son el pro y el contra de la implantación del relleno. El apoyo del público es una de las metas que debe procurar cualquier administración local que esté interesada en construir esta obra de saneamiento básico puesto que, sin este apoyo, es muy probable que la misma no pueda llevarse a la práctica. Toda comunidad debe tener presente que un relleno sanitario manual, como cualquier obra, requiere de recursos para su financiación, tanto para los estudios y diseños, como para su construcción, operación y mantenimiento.

3. Ventajas El relleno sanitario manual, como método de disposición final de los desechos sólidos urbanos, es sin lugar a dudas la alternativa más conveniente para nuestros países. Sin embargo, es esencial asignar recursos financieros y técnicos adecuados para su planificación, diseño, construcción, operación y mantenimiento. A continuación se detallan las ventajas de implantar un relleno sanitario de tipo manual: 



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Capítulo 6

La inversión inicial de capital es inferior a la que se necesita para implantar cualquiera de los métodos de tratamiento: incineración o compostación. Bajos costos de operación y mantenimiento. Un relleno sanitario manual es un método completo y definitivo, dada su capacidad para recibir todo tipo de desechos sólidos, obviando los problemas de cenizas de la incineración y de la materia no susceptible de descomposición en la compostación. Página 159


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

Generar empleo de mano de obra no calificada, disponible en abundancia en los países en desarrollo. Su lugar de emplazamiento puede estar tan cerca al área urbana como lo permita la existencia de lugares disponibles, reduciéndose así los costos de transporte y facilitando la supervisión por parte de la comunidad. Recuperar terrenos que hayan sido considerados improductivos o marginales, tornándolos útiles para la construcción de un parque, área recreativa, campo deportivo, etc. Un relleno sanitario manual puede comenzar a funcionar en corto tiempo como método de eliminación. Se considera flexible, ya que no precisa de instalaciones permanentes y fijas, y también debido a que está apto para recibir mayores cantidades adicionales de desechos con poco incremento de personal

4. Restricciones 

La adquisición del terreno constituye la primera barrera para la construcción de un relleno sanitario manual, debido a la oposición que se suscita por parte del público, ocasionada en general por factores tales como: 



Capítulo 6

La falta de conocimiento sobre la técnica del relleno sanitario manual. La negativa de la población en establecer un relleno sanitario Página 160




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Capítulo 6

manual cerca a su localidad al asociar el término "relleno sanitario" al de un "botadero de basuras a cielo abierto". La evidente desconfianza mostrada hacia las administraciones locales. El rápido proceso de urbanización que encarece el costo de los pocos terrenos disponibles, debiéndose ubicar el relleno sanitario en sitios alejados de las rutas de recolección, lo cual aumenta los costos de transporte.

La supervisión constante de la construcción para mantener un alto nivel de calidad de las operaciones. En las pequeñas poblaciones, la supervisión de rutina diaria debe estar en manos del encargado del servicio de aseo, debiendo éste contar a su vez con la asesoría de un profesional responsable, dotado de experiencia y conocimientos técnicos adecuados, quien inspecciona el avance de la obra cada cierto tiempo, a fin de evitar fallas futuras. Existe un alto riesgo de transformarlo en botadero a cielo abierto por la carencia de voluntad política de las administraciones Página 161






municipales, ya que se muestran renuentes a invertir los fondos necesarios para su correcta operación y mantenimiento. Se puede presentar una eventual contaminación de aguas subterráneas y superficiales cercanas, si no se toman las debidas precauciones. Los asentamientos más fuertes se presentan en los primeros dos años después de terminado el relleno, por lo tanto se dificulta el uso del terreno. El tiempo de asentamiento dependerá de la profundidad del relleno, tipo de desechos sólidos, grado de compactación y de la precipitación pluvial de la zona.

5. Criterios Básicos El proyectista debe siguientes factores:

tener

en

cuenta

los

Localización: La ubicación del terreno juega un papel importante en la explotación del sistema, por cuanto la distancia y más aún, el tiempo al centro urbano de gravedad (plaza principal) repercute en el costo de transporte de los desechos sólidos, debiéndose propender al uso económico de los vehículos recolectores. Por lo tanto, se recomienda que esté cerca (no más de 30 minutos) de ida y regreso. Además de disminuir los costos de transporte, permite tener una mayor vigilancia y supervisión permanente por parte de la comunidad que estará atenta para que el relleno sanitario manual sea operado y mantenido en las mejores condiciones Capítulo 6

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posibles. Es de anotar que no existen reglas fijas; mucho dependerá de la disponibilidad de terrenos, de su topografía, la vida útil del relleno, y del número de establecimientos vecinos. Se recomienda que los límites de un relleno, estén trazados a una distancia mayor de 200 metros del área residencial más cercana.

Vías de acceso: El terreno debe estar cerca a una vía principal, para que su acceso sea fácil y resulte más económico el transporte de los desechos sólidos y la construcción de las vías internas de penetración. Estas deben permitir el ingreso fácil, seguro y rápido a los vehículos recolectores hasta el frente de trabajo en todas las épocas del año.

Condiciones hidrogeológicas: Cabe resaltar aquí que, además de observar la existencia de nacimientos de agua en el terreno que habrá que drenar bajando su nivel, es necesario evaluar la profundidad del manto freático o aguas subterráneas, dado que es necesario mantener por lo menos una distancia de 1 a 2 metros entre éstas y los desechos sólidos. Así mismo, es preciso identificar las características del suelo, en cuanto a su permeabilidad y capacidad de absorción.

Vida útil del terreno: La capacidad del sitio debe ser suficientemente grande para permitir su utilización a largo plazo (más de cinco años), a fin de que su vida útil sea compatible con la gestión, los costos de adecuación y las obras de infraestructura. Obviamente, todo depende de su disponibilidad.

Material de cobertura: El terreno debe tener abundante material de cobertura, ser fácil de extraer y, en lo posible, con buen contenido de arcilla por su baja permeabilidad y elevada capacidad de absorción de contaminantes. Cuando sea escaso en el propio sitio, se debe garantizar su adquisición en forma permanente y suficiente, teniendo en cuenta su disponibilidad Capítulo 6

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en lugares vecinos y los costos de transporte. De no ser así, es preferible desechar el lugar antes del inicio de cualquier trabajo, puesto que se corre el riesgo de convertirlo en un botadero a cielo abierto.

Conservación

de

los

recursos

naturales:

El relleno sanitario manual debe estar lo suficientemente alejado de las fuentes destinadas al abastecimiento de agua. Idealmente, debería estar localizado en un área aislada, de poco valor comercial y bajo potencial de contaminación de aguas superficiales y subterráneas. En otras palabras, debe estar en condiciones de proteger tanto los recursos naturales como la vida animal y vegetal.

Condiciones climatológicas: La dirección del viento predominante es importante, debido a las molestias que puede causar tanto en la operación, por el polvo y papeles que se levantan, como por el posible transporte de malos olores a las áreas vecinas. Por tanto, la ubicación del relleno sanitario manual, en lo posible, deberá estar de tal manera que el viento circule desde el área urbana hacia él. En caso contrario, deberán preverse algunas medidas para contrarrestar este aspecto, como la siembra de árboles y vegetación espesa en toda la periferia del relleno.

Costos: Antes

de proceder a elaborar los cálculos y diseños del relleno sanitario manual, es necesario conocer los costos del terreno y cuán factible es su adquisición. Además, se debe efectuar una estimación de la inversión necesaria para su adecuación y para la construcción de las obras de infraestructura. En ocasiones, el costo de estas últimas es tan alto que el municipio no tiene los recursos suficientes para su ejecución, por lo que se recomienda buscar otros sitios disponibles.

Propiedad del terreno: Un proyecto de relleno sanitario manual debe iniciarse solamente cuando la entidad responsable del relleno (generalmente Capítulo 6

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el municipio), tenga en su poder el documento legal que acredite su propiedad sobre el terreno y autorice (Acuerdo Municipal) a construirlo con sus obras complementarias, estipulando también la utilización futura, ya que los posibles usos pueden facilitar algún desarrollo, como por ejemplo, área recreativa o zona de reforestación.

Plan regulador: Es importante consultar con la oficina de planeación local el plan de desarrollo o plan regulador, a fin de conocer la delimitación del perímetro urbano, y los usos del suelo actuales y planes futuros, para así evaluar su compatibilidad con el relleno. Se recomienda que la dirección o sentido del crecimiento de la urbanización se efectúe en dirección al sitio. Mas esto no debe realizarse de inmediato, a fin de que una vez concluida la vida útil del relleno sanitario manual, el terreno pueda ser usufructuado por la comunidad.

6. Criterios para la participación comunitaria Opinión Pública Las relaciones públicas son las actividades que las autoridades municipales y los técnicos descuidan con mayor frecuencia durante la selección del sitio. Desde el inicio del proceso de selección, el público debe tener la oportunidad de participar, comentar y objetar las propuestas realizadas. En todos los casos, es esencial asegurar el apoyo de los distintos sectores de la comunidad, durante todas las fases de selección, diseño, construcción, operación, mantenimiento, y uso futuro del relleno sanitario manual. Este aspecto es muy importante dada la confusión que existe por parte de la comunidad, originada por la creencia que un relleno sanitario manual es un botadero a cielo abierto. Se recomienda entonces efectuar una campaña de educación e información a través de las escuelas y colegios, asociaciones, casa de cultura, clubes,etc., haciendo uso de los medios de comunicación Capítulo 6

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local.

7. Criterios de ubicación para la selección del sitio Autoridades locales La elección debe hacerse en consulta con las autoridades locales de planificación, salud y protección del agua. En muy pocas ocasiones, un terreno reunirá las condiciones ideales del sitio para la construcción de un relleno sanitario manual. Por lo tanto, se deben clasificar aquellos que presenten buenas características, analizando sus inconvenientes en función de los recursos técnicos y económicos disponibles. Se recomienda seguir los siguientes pasos: a. Primero, el tecnólogo o promotor de saneamiento y un delegado de la administración local (jefe de planeación, obras públicas, etc.) responsable del servicio de aseo, determinarán cuáles son las áreas adecuadas y disponibles como sitios para el relleno sanitario manual, señalando en lo posible varias alternativas. b. Segundo, el ingeniero sanitario de la oficina regional o, en su defecto, de la oficina central, debe tomar la decisión preliminar para la selección (estableciendo un orden de preferencias), realizar los cálculos respectivos y diseños rápidos de la configuración final de los terrenos y, en lo posible, estimar costos y vida útil. c. Tercero, la decisión final estará supeditada a razones administrativas y políticas, teniendo en cuenta a la opinión pública. Por lo tanto, se debe presentar el proyecto ante el concejo municipal, para que éste apruebe el acuerdo respectivo y, si el terreno no es propiedad del municipio, efectúe la negociación y autorice al alcalde a realizar las transferencias presupuestales que se necesiten para la adquisición y construcción del relleno sanitario Capítulo 6

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manual con todas sus obras complementarias. d. Cuarto, elaborar los cálculos y diseños definitivos del relleno sanitario, evaluar los costos, buscar su financiación y proceder a su ejecución.

8. Criterios de diseño Vencida la etapa de selección del sitio, el técnico trazará un derrotero de estudios de investigación de campo.Primero se hará un reconocimiento del terreno, llevando consigo el plano topográfico de planta, con anotaciones, gráfico o tabla, mostrando las cantidades acumuladas de residuos sólidos y tierra para la evaluación de depresiones y alturas del terreno. Se debe tener en mente la utilización futura probable del relleno sanitario manual. Para un buen diseño es indispensable la visita de campo. De esta manera, se podrán confrontar los planes con el terreno e identificar mejor el área a rellenar y sus alrededores, la vía interna de acceso, drenajes, el método constructivo y el origen de la tierra de cobertura.

Información Básica Aspectos Demográficos.- Es necesario conocer el número de habitantes a servir para definir las cantidades de desechos sólidos que se han de disponer. Es de anotar que la producción de desechos sólidos se debe discriminar entre la producción rural y la urbana. La primera, debido a la baja producción, presentará menos exigencias, pero su recolección resulta más difícil. En cambio, la producción urbana es más notoria por razones de concentración, aumento de población, y desarrollo tecnológico y urbanístico, mereciendo nuestra atención en este caso.Es además de suma importancia estimar la producción en el futuro, para definir las cantidades de desechos sólidos que se deben disponer durante el período de diseño, lo cual conlleva a realizar una proyección de la Capítulo 6

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población, al igual que en cualquier obra de servicio público. La Tabla N°2 facilitará la síntesis de la información básica.

TABLA N°2 VOLUMEN Y AREA REQUERIDA CANTIDAD DESECHOS SOLIDOS

PPC Poblac Compacta Añ (kg/h ión dos Anu o abDiar Acumul (hab) al dia) ia Anu ada Diar (to al (kg) (ton) io n) (m3 (m3) ) (1)

(2)

(3)

(4) (5)

AREA REQUERIDA

VOLUMEN DESECHOS SOLIDOS

(6)

Rellenos Estabiliz ados (DS+ Ac anual MC) um (m3) anua (m l 3)

(7) (8)

(9)

Rell eno ARs (m2)

Tot al AT (m2 )

(1 (11) 0)

(12 )

1 2 3 4 5

(6) La producción de DS de una semana ingresa al RS en los días "x" de recolección (7 días/x días hábiles) (9) V relleno sanitario manual = desechos sólidos + tierra (20 a 25%) promedio general (11) ARS= VRS/HRS (ARS= Area a rellenar) (12) AT= F x ARS (donde F = factor para área adicional) Area/hab ...................(m2/hab) actual Densidad de la basura - Suelta 200-300 kg/m3 - Compactada 400-500 kg/m3 - Estabilizada 500-600 kg/m3 Capítulo 6

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El crecimiento poblacional se podrá estimar por métodos matemáticos, o vaciando los datos censales en una gráfica y haciendo una "proyección" de la curva dibujada. De los métodos matemáticos se presenta como guía el crecimiento geométrico, es decir, el de las poblaciones biológicas en expansión, el cual asume una tasa de crecimiento constante. La siguiente expresión nos muestra su cálculo: Pf = Po (l + r) n Donde: Pf= Población futura Po= Población actual r= Tasa de crecimiento n= número de años a proyectar Sin embargo, se recomienda comparar los resultados obtenidos con otros métodos de proyección.

Producción per cápita La producción per cápita de desechos sólidos se puede estimar globalmente así: ppc = DSr en una semana / (Pob x 7 x Cob) Donde: ppc = producción por habitante por día (kg/habdía) DSr = cantidad de desechos sólidos recolectados en una semana (kg/sem) (*) Pob = población área urbana (hab) 7 = días de la semana Cob = cobertura del servicio de aseo (%) Capítulo 6

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Es de anotar que también es posible relacionar la cantidad de desechos sólidos producidos por vivienda, o sea, kg/vivienda-día, dado que la basura es entregada por vivienda y además tiene la ventaja de la facilidad de contar las casas. Con base en los muestreos de desechos sólidos realizados en algunas poblaciones pequeñas, rurales y áreas marginales en la Región Latinoamericana, sobre las características que se analizan en este trabajo, se ha encontrado que la ppc presenta rangos entre 0.2 - 0.5 kg/hab.-día. Estos valores son bastante representativos y se podrían asumir para la casi totalidad de estas poblaciones.

Producción total El conocimiento de la producción de desechos sólidos nos permite establecer, entre otros, cuáles deben ser los equipos de recolección más adecuados, la cantidad de personal, las rutas, la frecuencia de recolección, la necesidad de área para la disposición final, los costos y el establecimiento de la tarifa o tasa de aseo. La producción de desechos sólidos está dada por la relación: DSp = Pob x ppc Donde: DSp = Cantidad de desechos sólidos producidos (kg/día) Pob = Población área urbana (hab.) ppc = Producción per cápita (kg/hab-día)

Proyección de la producción total La producción anual de desechos sólidos se debe estimar con base en las proyecciones de la población y la producción per cápita. Como vimos, la proyección de la población puede Capítulo 6

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estimarse por métodos matemáticos pero, en cuanto al crecimiento de la ppc, conviene anotar que difícilmente se encuentran cifras que den idea de cómo puede variar anualmente, para tratar de evaluar cambios. No obstante, para obviar este punto y, conociendo que con el desarrollo y el crecimiento urbanístico y comercial de la población los índices de producción aumentan, se recomienda calcular con una tasa de incremento del 1% anual, la producción per cápita total.(Tabla N°1)

Densidad Para calcular y dimensionar la celda diaria y el volumen del relleno se pueden estimar las siguientes densidades así: a diaria: densidad de la basura recién compactada 400-500 kg/m 3 estabilizada 500-600 kg/m 3 Estas densidades se alcanzan mediante la compactación homogénea y a medida que se estabiliza el relleno, lo cual, como es obvio, incide en la estabilidad y vida útil del sitio. El aumento de la densidad de los desechos sólidos en el relleno sanitario manual se logra, entre otras cosas por: de las celdas ya conformadas. del rodillo y pisones de mano.

separación y recuperación de materiales tales como: papel, cartón, plástico, vidrio, chatarra y otros, dado que difícilmente se compactan. La práctica del reciclaje trae además del beneficio económico, una menor cantidad de desechos sólidos a enterrar, aumentando por Capítulo 6

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tanto la vida útil del sitio. Cuando la separación se hace en el origen, se puede conseguir además la generación de empleo organizado y digno, con seguridad social.Se hace notar que la actividad del reciclaje funcionaría siempre y cuando exista el mercado para vender estos productos. los desechos descomposición propio de las producen mayor su volumen.

sólidos son: el proceso de de la materia orgánica y el peso capas o celdas superiores que carga y, obviamente, disminuyen

Cálculo del volumen necesario Los requerimientos de espacio del sanitario manual están en función de:

relleno

sólidos si se espera tener una cobertura del 100% o, en su defecto, de la cantidad de desechos sólidos recolectados. estabilizados en el relleno sanitario manual. -25%) del volumen estabilizado de desechos sólidos.

Volumen de residuos sólidos El volumen diario y anual de desechos sólidos que se requieren disponer (Tabla N°1 , columnas 6,7, y 8), es decir: Vdiario = DSp/Drsm Vanual = Vdiario x 365 Donde: Vdiario = Volumen de desechos disponer en un día (m 3/día)

sólidos

a

Vanual = Volumen de desechos sólidos en un año Capítulo 6

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(m3/año) DSp = Cantidad producidos (kg/día)

de

desechos

sólidos

365 = Equivalente a un año (días) Drsm = Densidad de los desechos sólidos recién compactados, (400-500 kg/m 3) y 3 estabilizados (500-600 kg/m )

Volumen del relleno necesario De esta manera, se puede calcular el volumen del relleno sanitario manual para el primer año, afectando el valor anterior por el material de cobertura así: VRS = Vanual x MC Donde: VRS 3 (m /año)

= Volumen del relleno sanitario manual

MC = Factor de material de cobertura (1.2 a 1.25) Los datos obtenidos se vacían en la Tabla N°1, columna 9, y para conocer el columen total ocupado durante la vida útil se tiene: VRSvu = sumatoria de V RS de n hasta i Donde: VRSvu = Volumen relleno sanitario manual durante la vida útil (m 3) n = Número de años i

=1

que serían los datos que aparecen en la Tabla N°1, columna 10, es decir, los valores acumulados anualmente. Capítulo 6

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Cálculo del área requerida Con el volumen calculado, se puede estimar el área requerida para la construcción del relleno sanitario manual, solamente si se puede estimar en forma aproximada la profundidad o altura del relleno. Esta solo se conocerá si se tiene una idea de la topografía de los alrededores. El relleno sanitario manual debe proyectarse para un mínimo de cinco años, aunque preferiblemente debe ser suficiente para 10 años. Sin embargo, algunas veces es necesario proyectarlo incluso para menos de cinco años, ante la dificultad de encontrar terrenos disponibles. Este tiempo se llama vida útil o período de diseño. El área requerida para la construcción de un relleno sanitario manual depende principalmente de factores como:

sólidos. manual.

onales para obras complementarias A partir de la Tabla N°1, columna 11, se tiene: ARS = VRS/HRS Donde: VRS = Volumen necesario del relleno sanitario manual (m 3/año) ARS = Area a rellenar sucesivamente (m 2) Capítulo 6

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HRS = Altura o profundidad media del relleno sanitario manual (m) y el área total columna 12) será:

requerida

(Tabla

N°1,

AT = F ARS Donde: AT = Area total requerida (m 2) F = Factor de aumento del área adicional requerida para las vías de penetración, áreas de aislamiento, caseta para portería e instalaciones sanitarias, patio de maniobras, etc. Este se considera entre un 20-40% del área a rellenar. En la Tabla N°1 se incorporan los parámetros mencionados para el cálculo del volumen del relleno sanitario manual. El área se estimará para cada sitio alternativo cuando se conozca la profundidad promedio del relleno sanitario manual.

Selección del método Como ya se mencionó, el diseño del relleno sanitario manual depende del método adoptado (trinchera, área o su combinación), de acuerdo con las condiciones topográficas del sitio, las características del suelo y la profundidad del nivel freático. El diseño debe presentar entonces los planos que orienten la construcción del relleno sanitario manual, así: del terreno original La conformación del terreno original es obtenida a partir del levantamiento topográfico del sitio donde se construirá el relleno sanitario manual, y se requiere para elaborar los cálculos y el diseño de la obra. Capítulo 6

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l del desplante o suelo de soporte Generalmente el sitio seleccionado debe ser preparado, tanto para construir las obras de infraestructura necesarias como para brindar una adecuada base de soporte al relleno sanitario manual y obtener el material de cobertura del propio terreno. Estos cambios se presentan en un plano topográfico para orientar al ingeniero constructor en el movimiento de tierras.

La configuración final del relleno es la conformación del terreno una vez se termine su vida útil. Es importante representarla en un plano topográfico para presentar los niveles máximos que alcanzará la obra de acuerdo con el proyectista.

La(s) configuración(es) parcial(es) del relleno representa(n) el avance de la construcción del relleno, y sirve(n) de guía al constructor para los controles correspondientes

Método de zanja o trinchera Dado que con frecuencia estas pequeñas poblaciones no cuentan con un tractor de orugas o una retroexcavadora, se recomienda su arriendo o préstamo, para la excavación periódica de las zanjas que deberán tener una vida útil entre 30 y 90 días, para evitar así su empleo constante. La excavación de las zanjas entonces se deberá planificar para todo el año, dependiendo de la disponibilidad del equipo. Antes de que se complete el período de vida útil de la zanja, se debe disponer del equipo para proceder a la excavación de una nueva zanja, para poder continuar con una disposición sanitaria final de los desechos sólidos y proteger el ambiente. De lo contrario, el servicio sería interrumpido y se podría Capítulo 6

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convertir el lugar en un botadero abierto.

Método de trinchera

A partir de la vida útil de la zanja, se calcula el volumen de excavación y el tiempo requerido de la maquinaria, así:

Volumen de la zanja VZ = (t x DSr x MC)/D rsm Donde: VZ = Volumen de la zanja (m 3) t = tiempo de vida útil (días) DSr = Cantidad recolectados (kg/día)

de

desechos

sólidos

MC = Factor de material de cobertura de 1.2 a 1.25 (o sea 20 a 25%) Drsm = Densidad de los desechos sólidos en el relleno (kg/m 3) Capítulo 6

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Dimensiones de la zanja Para efectos de la operación manual, las dimensiones de la zanja estarán limitadas por: La profundidad de la zanja, de dos a tres metros de acuerdo con el nivel freático, tipo de suelo, tipo de equipo y costos de excavación. El ancho de la zanja entre 3 y 6 metros (ancho del equipo) es conveniente para evitar el acarreo de larga distancia de la basura y material de cobertura, lo cual implica mejores rendimientos de trabajo, de tal manera que puede ser planeada la operación dejando un lado para acumular la tierra y el otro para la descarga de los desechos sólidos. Dependiendo del grado de compactación y del clima, puede usarse la superficie de una zanja terminada para la descarga de los desechos. El largo está condicionado al tiempo de duración o vida útil de la zanja, entonces se tiene que: l = Vz /(a x h z)

Donde: l = Largo o longitud (m) Vz = Volumen de la zanja (m 3) a = Ancho (m) hz = Profundidad (m)

Vida útil del terreno

De la Tabla N°1, columna 12, podemos conocer el área requerida sólo si se conoce la profundidad promedio del relleno sanitario manual. Sin embargo, en la práctica nos encontramos con un terreno al que hay que calcularle su vida útil. En lo que respecta al método de zanja, una vez calculado el volumen de la misma, suponemos un factor para las áreas adicionales (separación (*), entre zanjas vías de circulación, aislamiento, etc.) y se estima el número de zanjas que se podrían excavar en el terreno, por lo tanto: n = At /(F x Az) Capítulo 6

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Donde: n = Número de zanjas At = Area del terreno (m 2) F = Factor para áreas adicionales de 1.2 a 1.4 (20 a 40%) Az = Area de la zanja (m 2) Entonces la vida útil estará dada por: Vu = tz x n / 365 Donde: Vu = Vida útil del terreno (años) tz = Tiempo de servicio de la zanja o vida útil de la zanja (días) (*) Se recomienda que la separación entre zanjas sea como mínimo de un metro, por los empujes que se presentan. Esta separación depende del tipo de suelo y de la forma de la trinchera (cuadrada o trapezoidal), entre otros factores.

Método de área Como ya se mencionó, el método de área se emplea para construir el relleno sanitario sobre la superficie del terreno o para llenar depresiones.

Método de Area

Capítulo 6

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A continuación se presenta una metodología para evaluar la capacidad volumétrica del sitio.

Capacidad volumétrica del sitio La capacidad volumétrica del sitio es el volumen total disponible del terreno para recibir y almacenar la basura y el material de cobertura que conforman el relleno sanitario manual. Es decir, es el volumen comprendido entre la superficie de desplante y la superficie final del relleno, para lo cual es indispensable determinar la capacidad volumétrica del terreno. En general, para el cálculo de volúmenes existen dos métodos:

en ambas direcciones) a) Volúmenes de gran longitud (alrededor de un eje) El trabajo de campo en esta categoría de determinación de volúmenes comprende generalmente la obtención de secciones transversales a intervalos regulares a lo largo de un eje del proyecto (poligonal): las áreas / de estas secciones se calculan y luego, usando la regla de Simpson para volúmenes o la del prismoide, puede calcularse el volumen del material a retirar o colocar. Método 1. Cálculo Simpson

del volumen

por la

regla de

a) Volúmenes pequeños

Una vez calculada el área de las distintas secciones, puede hallarse el volumen del material contenido en el corte o relleno por medio de la regla de Simpson, que es la misma que se emplea para las áreas, a excepción de que las áreas de las secciones reemplazan las ordenadas en la fórmula. Capítulo 6

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Volumen = d/3 [A 1 + A5 + 2 x A 3 + 4 (A 2 + A4)] m3 Si llamamos "M" a la sección media, el volumen por la regla de Simpson será: Volumen = 1/3 x (d/2) [A 1 + A2 + 2(cero) + 4M1]= d/6 [A1 + A2 + 4M]

Volumen longitudinal alrededor de un eje

Método 2. A partir de las curvas de nivel

Consiste en determinar la capacidad existente en el terreno entre los planos horizontales, para lo cual es necesario calcular las áreas de las intersecciones de esos planos con el terreno y multiplicarlas, luego de promediarlas, por la diferencia de altura que las separa. V = [(A1 + A2)/2]x ^h Donde: V = Volumen entre dos curvas de nivel (m 3) A1 y A2 = Areas de los planos horizontales (m 2) ^h = Diferencia de altura entre los planos (m) Por tanto, la capacidad volumétrica del sitio está dada generalmente por la siguiente Capítulo 6

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ecuación: V = (A 1 + A2)/2 x ^h 1 +(A2 + A3)/2 x ^h 2 +(A3 + A4)/2 x ^h 3 +. Cuando las áreas tomadas son equidistantes entre sí: V = ^h (A 1 + 2 S A i + An) donde s= sumatoria de Ai, desde n-1 hasta 2 Mientras más pequeño es el incremento ^h, mayor será la precisión del método, y su uso se facilita mucho cuando se tiene el levantamiento topográfico con curvas de nivel cada metro, y se usa un planímetro para el cálculo de las áreas. En grandes rellenos sanitarios manuales, éste es el método más común. Cuando las curvas de nivel están muy separadas, para obtener cierta precisión al calcular el volumen, se puede emplear la fórmula del prismoide. Al aplicar esta fórmula se debe considerar que los planos de las curvas de nivel dividen a la depresión en una serie de prismoides. El volumen de cada prismoide puede hallarse por aplicaciones sucesivas de la regla del prismoide o, en casos favorables, por la aplicación directa de la regla de Simpson. Al utilizar la fórmula del prismoide se toman las áreas de tres curvas cada vez y la de la central se usa como sección media. La precisión del resultado depende principalmente de la diferencia de nivel entre las curvas. En general, a menor intervalo, mayor exactitud en el volumen.

Planta y sección de un terreno Capítulo 6

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Cálculo de la vida útil El volumen del relleno, o sea el volumen comprendido entre las configuraciones inicial y final del terreno, calculadas mediante cualquiera de los métodos descritos anteriormente, nos dará el volumen total disponible. La Tabla N°3 facilita la recolección de esta información. El cálculo de la vida útil se puede estimar así: El

volumen

Capítulo 6

total

disponible

del

terreno

se

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compara con los valores de la Tabla N°1, columna 10, en la que aparecen los volúmenes acumulados del relleno, hasta encontrar un valor similar o ligeramente mayor, y por la misma línea en la columna 0, se encontrará el número de años que equivalen a la vida útil del relleno.

TABLA N°3 CAPACIDAD VOLUMETRICA DEL SITIO PARA EL RELLENO SANITARIO MANUAL AREA (m2) PAR A ELEVA CAD PROME DIO NIV CION A ENTRE EL (m) CUR COTA VA CURVA S DE DE NIVEL NIV EL

Capacidad

VOLUMEN H ( m )

ENT CANTI RE DAD CUR AC COR AC DS VAS UM TE UM (ton) DE NIV EL

total

del

VIDA UTIL (mes es)

terreno

________________ m3 Volumen DS = capacidad total terreno x 0.8 ________________ m3 Cantidad DS = volumen DS (m3) x Densidad (ton/m3) ________________ ton Vida Util Total ________________ años

Cálculo de la celda Como

se

Capítulo 6

sabe,

las

celdas

están

conformadas Página 184


básicamente por los desechos sólidos y el material de cobertura, y serán dimensionadas con el objeto de economizar tierra, sin perjuicio del recubrimiento, y con el fin de que proporcionen un frente de trabajo suficiente para la descarga y maniobra de los vehículos recolectores. Las dimensiones y el volumen de la celda diaria dependen de factores tales como: disponer.

trabajo manual. descarga de los vehículos de recolección. Se recomienda mantener una altura de un metro con un máximo de metro y medio, para la celda diaria, debido a la baja compactación alcanzada por la operación manual, brindando así una mayor estabilidad mecánica a la construcción del relleno sanitario manual, y un frente de trabajo lo más estrecho posible, los cuales, junto con el avance (largo), se calcularán dependiendo del volumen diario de desechos, así:

CANTIDAD DE DESECHOS SOLIDOS A DISPONER La cantidad de basura para diseñar la celda diaria se puede obtener de dos maneras, así: A partir de la cantidad de basura producida diariamente, es decir: DSrs = DSp x 7/d hab Donde: DSrs = Cantidad media diaria de DS en el relleno sanitario manual (kg/día) (*) Capítulo 6

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DSp = Cantidad de DS producido por día (kg/día) dhab = Días hábiles o laborales en una semana (normalmente d hab= 5 ó 6 días, y aún menos en los municipios más pequeños)

Vc = DSrs/Drsm x MC Donde: Vc = Volumen de la celda diaria (m 3) Drsm = Densidad de los desechos sólidos recién compactados en el relleno sanitario manual, 400500 kg/m 3 MC = Factor de material de cobertura (1.20-1.25) Debe notarse que la densidad usada para la basura recién compactada es menor que la densidad de la basura estabilizada que se usa para el cálculo del volumen.

DIMENSIONES DE LA CELDA Area de la celda Ac = Vc/hc Donde: Ac = Area de la celda (m 2/día) hc = Altura de la celda (m) - límite 1.0 m a 1.5 m. Flintoff reporta alturas entre 1.5 y 2.0 m para rellenos sanitarios manuales con operación manual, con lo que se consigue una disminución del material de cobertura necesario.

Largo o avance de la celda (m) l = Ac / a

a = Ancho que se fija de acuerdo con el frente de trabajo necesario para la descarga de la Capítulo 6

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basura por los vehículos recolectores (m). Téngase en cuenta que en pequeñas comunidades serán uno o dos vehículos como máximo descargando a la vez, lo que determina el ancho entre 3 y 6 m. Como los taludes (perímetro) también requieren cubrirse con tierra la relación del ancho al largo de la celda que menos material de cobertura requerirá sería la de un cuadrado. Esta medida se obtendría entonces como la raíz cuadrada del área de la celda, así: a = l

c

Cuando no se puede cumplir con esto por ser el ancho resultante muy estrecho para la descarga de los vehículos, entonces se fija el ancho y se calcula el avance.

Cálculo de la mano de obra La mano de obra necesaria en la operación manual del relleno sanitario manual para conformar la celda diaria depende de: disponer. cobertura. ión de la jornada diaria. de trabajo o distante de él.

Número de Trabajadores Para calcular el número de trabajadores necesarios en el relleno sanitario manual se presenta la siguiente guía, en la cual se considera una jornada de ocho horas diarias, con un tiempo efectivo de seis horas. Estos rendimientos son bajo condiciones normales de trabajo y pueden variar en cada lugar según los factores descritos anteriormente. Capítulo 6

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OPERACION

HOM/DI A

RENDIMIENTOS

[desechos sólidos(ton/dia)] Movimiento /(0.95)*ton/hora-hom x 1/6 de desechos horas Compactació [area n de superficial(m2)]/(20)*m2/hor desechos a-hom x 1/6horas Movimiento tierra(m3) / (0.35 a 0.70) * de tierra m3/hora-hom) x 1/6 horas Compactació Area superficial(m2) / n de la (20)*m2/hora-hom x 1/6 horas celda (*) Adaptar a cada región Flintoff, reporta los siguientes requerimientos de mano de obra de tres sitios, en los cuales se operaron rellenos sanitarios manualmente. Sitio 1 30 ton/día 2 hombres/15 ton/homdía Sitio 2 50 ton/día 6 hombres/8 ton/homdía Sitio 3 100 ton/día 10 hombres/10 ton/hom-día Las densidades de los desechos distribuidos en estos sitios estuvieron entre 250 y 400 kg/m 3; así para un tonelaje dado, el volumen a ser manejado podría ser similar o mayor que en los países en desarrollo. La siguiente tabla indica la escala probable de los requerimientos de mano de obra y material de cobertura con una tasa de generación y densidad típicas en América Latina. 3/día) V O L U M E N (m

ton/día Población

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(ppc=0.5 kg/hab día)

Bas. Suelta (330 3) kg/m

Bas. Comp. Material (500 de 3) kg/m cobertura

Hombres

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20,000

10

30

20

4

4

50,000

25

75

50

10

10

100,000

50

150

100

20

19

SUPERVISOR ¡MUY IMPORTANTE!

Además del número de hombres que ejecutarán las labores propias de la construcción del relleno, es necesaria otra persona que dirija y oriente las operaciones en el relleno sanitario manual en calidad de SUPERVISOR. Para el cargo de supervisor, teniendo en cuenta que disponer de un profesional capacitado en el manejo de desechos sólidos sería costoso, se recomienda contratar un individuo con las siguientes características:

aneamiento, en lo posible con experiencia. Es de anotar que la "presencia del Supervisor" en el relleno sanitario manual es importante durante casi toda la jornada laboral en los primeros meses. Con la experiencia de trabajo, es posible reducir el tiempo de permanencia a dos horas diarias: una hora en la mañana y otra en la tarde. Así, se podría dedicar a la supervisión del aseo urbano en general, y velar por la mejor prestación del servicio. En última instancia, esta labor de supervisión puede ser llevada a cabo por el Jefe de Obras Públicas del Municipio, con el apoyo de los Promotores de Saneamiento de los Servicios de Salud.

8. Criterios de instalación Los criterios de instalación son:

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a. Limpieza y desmonte b. Construcción de la vía de acceso interna c. Encerramiento del terreno-cerca d. Siembra de árboles a nivel perimetral e. Construcción del drenaje periférico f. Preparación del suelo de soporte g. Construcción de drenajes internos h. Preparación de ventanillas de gases i. Construcción de la caseta e instalaciones sanitarias j. Excavación de pozos de monitoreo k. Diseño y ubicación del cartel de identificación

9. Criterios de Operación y Mantenimiento I. Operación a. Clausura del botadero municipal Para la operación de clausura del botadero, en lo posible se deben realizar las siguientes acciones: 





Hacer pública la clausura del botadero, anunciando que ya no se permitirá la disposición de basuras en el lugar e informar además a la comunidad sobre la existencia del relleno sanitario manual para que se dirijan al mismo y su ubicación para obtener su cooperación. En especial a los comerciantes, que esporádicamente generan gran cantidad de basuras y contratan a un particular para su disposición, informarles de la existencia del relleno sanitario manual, e indicarles que las depositen allí. Colocar avisos informando a la ciudadanía las sanciones que se aplicarán a quienes infrinjan las normas dictadas al respecto.

Capítulo 6

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Construir un cerco para impedir el ingreso de personas extrañas y de animales.

 





Cerco Perimetral

Realizar un programa de exterminio de roedores y artrópodos. En esta actividad es importante la asesoría de la División de Saneamiento Ambiental de los Servicios de Salud. Si esta etapa no se realiza, es posible que esos bichos, al no disponer de guarida y alimento (por el enterramiento de las basuras), emigren a las viviendas vecinas, con los consiguientes riesgos y problemas. Inmediatamente después del exterminio, se procede a cubrir con tierra bien compactada todos los botaderos con una capa de 0.20 a 0.40m de espesor, y se proveen los drenajes necesarios para evitar la erosión Sembrar vegetación sobre la tierra de cobertura en toda el área.

b. Control de operaciones Las labores en el relleno sanitario sanitario deben ser organizadas y supervisadas estrictamente para alcanzar los objetivos propuestos. Esto se logra con: Capítulo 6

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







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



El control del ingreso de residuos sólidos (portería). El control del flujo de vehículos (portería). La orientación del tráfico y descarga (plaza de operaciones) El descargue en el frente de trabajo (supervisor) El control del tamaño y conformación de las celdas, con su respectivo material de cobertura (supervisor) La distribución adecuada del programa de trabajo El buen mantenimiento de las herramientas y dotación de implementos de protección de los trabajadores (supervisor) La vigilancia para impedir el ingreso de animales y personas extrañas, y la excavación de materiales de los residuos sólidos en las celdas ya conformadas.

c. Mano de Obra En el relleno sanitario manual, como su nombre lo indica, todas las operaciones están basadas en el trabajo desarrollado por obreros del municipio o comunidad. El número de trabajadores necesarios depende de la cantidad de desechos sólidos a enterrar, de las condiciones del clima y del método de construcción del relleno entre otros. Es necesario contar además con un responsable o supervisor de aseo que tenga los conocimientos necesarios para dirigir esta obra en constante operación.

d. Herramientas Para la operación del relleno sanitario manual, el equipo necesario se reduce al empleo de herramientas o utensilios de albañilería, tales como: carretillas de llanta neumática, palas, picas, azadones, barras, pisones de madera, así como de horquillas o rastrillos y un rodillo compactador. Capítulo 6

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La cantidad de estas herramientas está en función del número de trabajadores, y éstos a su vez dependen de la cantidad de desechos sólidos a enterrar en el relleno. Para el acarreo del material de cobertura o basura, sobre las celdas ya construidas se recomienda la colocación en la superficie del relleno de unos tablones en forma lineal para facilitar el desplazamiento de las carretillas, sobre todo en época de lluvias, mejorando así los rendimientos en la operación.

e. Construcción del relleno sanitario manual El relleno sanitario manual debe llevarse a cabo siguiendo un plan general preconcebido, pero el supervisor estará facultado para obrar según su criterio cuando haya que resolver situaciones inesperadas como cambios de clima o emergencias. Antes del inicio de la descarga de la basura, todas las obras de infraestructura del relleno deben estar construidas. A diferencia de la operación que se realiza con equipo pesado, en la construcción de un relleno sanitario manual con operación manual, se recomienda que la basura y el material de cobertura sean descargados desde la parte superior de la celda ya terminada, a fin de facilitar el trabajo de los obreros para conformar la celda, manteniendo un frente de

trabajo estrecho.

Es importante adiestrar a todos los trabajadores del servicio de aseo en las prácticas no sólo de construcción, operación y mantenimiento del relleno sanitario manual, sino también en todo el proceso del manejo de las basuras, destacando la importancia de cada actividad y el papel de su participación para lograr un buen trabajo. El supervisor de aseo debe recordar que un trabajador tendrá mejores rendimientos, si le ofrecen buenas condiciones para el desempeño de sus labores. Capítulo 6

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Pasos para la construcción de las celdas: 









Para la construcción de la primera celda se recomienda delimitar el área que ocupará, de acuerdo con las dimensiones estimadas basadas en la cantidad de desechos y grado de compactación fundamentalmente, esto dará una visión rápida y aclarará las dudas de los trabajadores. Descargar la basura en el frente de trabajo a fin de mantener una sola y estrecha área descubierta durante la jornada y evitar el acarreo de larga distancia. Esparcir la basura en capas delgadas de 0.20 a 0.30m y compactar hasta obtener la altura recomendada para la celda en el frente de trabajo. Cubrir las basuras compactadas con la tierra una vez al día al final de la jornada con el espesor suficiente para taparlas completamente y rellenar las irregularidades de la superficie. Compactar toda la celda hasta obtener una superficie uniforme.

Una vez completada la primera base de celdas, se recomienda hacer transitar el vehículo por encima de ellas en los períodos secos para lograr una mayor compactación. Se descargan los desechos en el frente de trabajo y se esparcen de arriba hacia abajo, manteniendo una pendiente de 3:1 (H:V).

Descarga de los desechos Esparcimiento de los sólidos desechos en el área Capítulo 6

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limitada para la celda

Compactación de los Extracción de la tierra desechos con el pisón de para cubrir la basura mano

Compactación de la celda Construcción terminada (Primera drenaje de gases Celda)

del

f. Operación en épocas de lluvia En los períodos de lluvias se presentan los mayores problemas de operación en un relleno sanitario manual, a saber: 



Difícil ingreso de los vehículos recolectores por encima de las celdas ya conformadas y posibles atascamientos debidos a la baja densidad alcanzada con la compactación manual. Dificultad para extraer y transportar el material de cobertura y arduo el trabajo de conformación de las celdas. Estos factores

Capítulo 6

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



conducen a un menor rendimiento por parte de los operarios. En ocasiones, debido a las fuertes lluvias, sólo es posible descargar la basura y el material de cobertura sobre la terraza, quedando retrasada la conformación y compactación de las celdas. Por consiguiente, si no se toman las medidas apropiadas a tiempo, se va deteriorando la apariencia del relleno por la basura dispersa y la presencia de gallinazos. Mayor producción de lixiviado debido a la lluvia que cae directamente sobre las áreas rellenadas.

Por lo anterior, es siguientes previsiones: 







necesario

tomar

las

Reservar algunas áreas en los lugares menos afectados por las lluvias, con accesos conservados para operar en las peores condiciones. Construir una vía artificial, empleando para ellos troncos de madera de 3m de largo, conformando un "empalado o entarimado". Estos troncos deben ir unidos por medio de alambrón de 1/8" de diámetro. Una vez armado el módulo, se cubre con cascajo para evitar que los vehículos patinen sobre ellos. Este camino artificial se construye de acuerdo con las necesidades y avance del relleno en módulos de 3m de ancho, dado que éste es el tamaño comercial de estos troncos, los cuales (los módulos) pueden ser reusados en el futuro. Se recomienda que los módulos sean armados en el sitio; el terreno debe estar bien compactado, para disminuir asentamientos, procurando además darle buen drenaje provisional en tierra. Aprovechar los escombros, producto de la demolición de viejas construcciones para conformar y mantener algunas vías internas. Durante uno o varios días en la semana reforzar la mano de obra, con una cuadrilla de dos a tres trabajadores más, para

Capítulo 6

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





mantener el relleno en buenas condiciones mientras subsistan los factores adversos. Programar el movimiento de tierra para los períodos secos, ya sea para la extracción del material de cobertura como para la apertura de las trincheras, dejando para la época de lluvias sólo el enterramiento de la basura. Introducir como práctica de rutina en la operación del relleno, el cubrir las celdas con material plástico para impedir que las aguas de lluvia se infiltren a través de las basuras. Mantener áreas estrechas de trabajo, apoyando las celdas sobre el talud del terreno, y superponer tres o más celdas cerca a la vía interna para que el avance sea más en altura que en extensión.

g. Seguridad de Trabajo Debido al tipo de labores del servicio de aseo urbano (recolección, transporte y disposición final de basuras), los trabajadores están constantemente expuestos a accidentes en la vía pública como a enfermedades infecto-contagiosas por tener que trabajar con desechos potencialmente contaminados. Estos accidentes pueden tener dos orígenes: uno por condiciones inseguras de trabajo y otro por negligencia por parte del propio trabajador. Las principales condiciones inseguras de trabajo son: 



Recoger la basura manualmente, sin emplear guantes y recogedores, lo que puede producir cortes en las manos al encontrar vidrios rotos o metales afilados. Manejar recipientes muy grandes, inadecuados para el almacenamiento de las basuras porque producen desgaste excesivo del trabajador, cortaduras, luxaciones y desgarramientos musculares al ser levantados para su traslado y vaciado al vehículo.

Capítulo 6

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

Trabajar en jornadas excesivamente largas, con la consiguiente fatiga de los trabajadores. Carecer de uniformes adecuados y equipos individuales de protección.

Entre los actos de negligencia más comunes del propio trabajador se encuentran:  





No usar el equipo individual de protección. Ingerir bebidas alcohólicas durante la jornada de trabajo. Levantar en forma indebida recipientes u objetos pesados. No prestar atención al tráfico vehicular.

Por lo tanto, se deben identificar cuidadosamente todas las condiciones inseguras así como las causas más comunes de accidentes de trabajo y riesgos a que esté expuesto el trabajador, con el objeto de darles la solución adecuada. Seguidamente se indican algunas recomendaciones para tratar de minimizar los problemas anteriores: 







Tratar de evaluar las causas de accidentes más comunes y adoptar las medidas preventivas del caso/ Elaborar normas de seguridad de trabajo, con las respectivas indicaciones para el uso del equipo. Proveer al personal de un local para vestuario y duchas donde asearse y cambiarse de ropas después de la jornada de trabajo, a fin de no llevar a sus hogares cualquier clase de contaminación, relacionados con su actividad. Mejorar la calidad del equipo y herramientas, buscando la uniformidad de los recipientes en cuanto a forma, tamaño y peso, y obligando, por lo menos al sector comercial, el empleo de recipientes plásticos de unos 60 a 100 litros de capacidad. Para el sector residencial,

Capítulo 6

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

llevar a cabo una buena campaña de promoción y consientización. Dotar a los trabajadores de guantes, botas y por lo menos de dos uniformes al año.

II. Mantenimiento a. Recursos A diferencia de otras obras, la construcción de un relleno sanitario manual requiere de una constante supervisión y mantenimiento, lo cual implica algunos gastos que, aunque son mínimos, deben ser atendidos oportunamente, debiendo preverse los recursos correspondientes en el presupuesto anual del municipio.

b. Supervisión Uno de los elementos más importantes en el relleno sanitario manual en es jefe o supervisor de aseo, quien debe organizar, dirigir y controlar las operaciones; además, debe contar con el pleno respaldo de la Administración Municipal. Si el relleno sanitario manual no cuenta con una buena supervisión ni con un adecuado mantenimiento técnico y económico, fácilmente podrá convertirse en un botadero a cielo abierto, con todos sus perjuicios. "Un relleno sanitario manual exige una constante supervisión para poder evitar fallas futuras"

c. Vías de Acceso Las vías de acceso, frente de trabajo, redes de drenaje pluvial y superficie terminada del relleno, deben mantenerse en buenas condiciones operativas. El

costo

Capítulo 6

del

manutención

de

los

accesos

es

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inferior al de reparación por daño y paralización de un vehículo recolector. Por tal motivo, deben almacenarse pedruscos, restos de demolición y tierra adecuada. El frente debe ser organizado y limpio.

d. Abastecimiento de materiales y herramientas Una vez concluidas las labores diarias, las herramientas deben dejarse limpias y, en caso de daños o quiebras, deben ser reparadas o sustituidas a la mayor brevedad. Uno de los mayores problemas administrativos es el abastecimiento de materiales, del cual depende todo mantenimiento. Por lo tanto, es necesario planificarlo. Esto incluye la previsión de piezas y otros materiales que deben depositarse en el almacén del municipio. Es conveniente también llevar un control de las herramientas e implementos suministrados a los trabajadores, tanto para su inventario como para establecer el tiempo de reposición por daños.

e. Control de moscas El control de moscas en el relleno no debe ni puede hacerse con insecticidas. Su excesivo empleo no sólo origina la contaminación del ambiente, sino que también desarrolla en las moscas resistencia a los insecticidas, lo cual a largo plazo no permite su control. Por lo tanto, debe disminuirse su uso al máximo. En cambio, el cubrimiento con la tierra debe ser el método principal. No obstante, como las moscas llegan con las basuras en los vehículos recolectores y en ocasiones resulta notoria su presencia, se recomienda fumigar el área del relleno, con la periodicidad que se requiera en cada caso.

f. Material Disperso Es importante mantener limpias las áreas adyacentes al frente de trabajo diario, puesto que en algunas ocasiones, cuando se dejan Capítulo 6

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acumular los papeles volantes arrastrados por el viento, se brinda un mal aspecto a la apariencia estética del relleno. Se aconseja que uno de los trabajadores, utilizando un saco o un costal, recoja todos estos materiales dispersos al término de la jornada diaria, y los deposite en el sitio donde se construye la celda.

g. Control de incendios En el área del relleno se deben evitar las quemas de papel, cartón, plásticos, etc.para no correr el riesgo de propiciar un incendio, dado que la descomposición de la basura produce metano que es un gas combustible; además, deteriora su aspecto asemejándolo a un botadero abierto.

h. Control de Aguas Se debe conservar en buen estado el drenaje pluvial periférico (canal en tierra, cunetas) y la superficie del relleno. Asimismo el frente de trabajo debe tener drenajes para no perjudicar el movimiento de los vehículos.

i. Drenaje del percolado Debido a la gran cantidad de material fino arrastrado por las agua que percolan en el interior del relleno, los drenajes se van colmatando poco a poco, lo que hace necesaria su limpieza. Se debe extraer este material de la zanja que conduce los lixiviados hacia el campo de infiltración, pues de lo contrario, con el tiempo se obstruirán y el líquido escurrirá por la superficie.

j. Drenaje de gases Debido a los asentamientos del relleno, al tránsito vehicular por encima de las celdas y demás, las chimeneas de gases se van deformando e inclinando, por lo que es necesario mantenerlas verticales a medida que se eleva el nivel del relleno, para evitar su obstrucción y pérdida. Capítulo 6

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Drenaje de Gases

k. Acabado final y asentamiento La colocación de la cobertura final y el engramado requiere gran atención, pues no sólo incide en el funcionamiento, sino también en la imagen del relleno terminado. Con el transcurso del tiempo, los desechos sólidos se descomponen (parte se transforma en gas y parte en líquido), y la tierra de cobertura y la humedad penetran en sus vacíos, asentándolo. Después de dos años, el asentamiento se reduce mucho y prácticamente desaparece a los cinco años. Como el asentamiento no es uniforme, se producen depresiones en la superficie del relleno, donde se acumula el agua de lluvia; por lo tanto, se deben hacer nivelaciones al terreno y procurar su drenaje. La administración local debe velar para que una vez concluya la vida útil del relleno sanitario manual, se le dé el acabado final y el mantenimiento necesarios, para que el terreno sea disfrutado por la comunidad, tal como fue previsto al inicio del proyecto. De no ser así, la población no obtendrá uno de los beneficios de esta obra de saneamiento básico. Esto podría ser una causa del rechazo de nuevos sitios, lo que implicaría ubicaciones más lejanas de las Capítulo 6

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áreas urbanas, aumentando los costos de transporte de los desechos y del servicio de aseo. Se recomienda colocar un nuevo letrero o cartel con el nombre de la obra, parque o campo deportivo, indicando que está construido sobre un relleno sanitario manual.

10. Criterios para la gestión Para garantizar que el relleno sanitario manual se construya y opere de conformidad con las especificaciones y recomendaciones dadas en el estudio o informe final del proyecto, y para tener la certeza de que se cumplan los objetivos propuestos, es necesario que éste cuente con una administración. Siendo la disposición final de los desechos sólidos la última actividad del servicio de aseo, es obvio entonces que el relleno sanitario manual esté a cargo del administrador de este servicio público. Generalmente en nuestro medio, este administrador es un funcionario de la oficina de servicios de limpieza, servicios varios u obras públicas del municipio. La administración del relleno sanitario manual debe considerar las relaciones públicas como un factor prioritario tanto durante la construcción como después de clausurado el relleno, puesto que la opinión pública juega un papel definitivo para la promoción y divulgación de esta obra de saneamiento básico en otras zonas donde se requiera la ubicación de un nuevo relleno.

11. Criterios para monitoreo y evaluación Supervisión Para mejorar la calidad del servicio de aseo en los municipios pequeños se recomienda contratar a un tecnólogo o promotor de saneamiento, quien tendrá las funciones de Jefe de Aseo Urbano o Supervisor de Aseo. Capítulo 6

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Este funcionario será entonces el encargado de coordinar tanto el relleno como todo el servicio de aseo, sirviendo de interlocutor entre los usuarios, los trabajadores y la administración. Los administradores del servicio de aseo deben estar constantemente enterados de la calidad de las operaciones del relleno sanitario manual. Entre otras funciones, el supervisor de aseo realizará las siguientes actividades específicas: 







Dar las instrucciones y distribuir adecuadamente las tareas asignadas con base en la programación definida por la dirección en lo que respecta a cada una de las actividades del servicio (recolección, transporte y disposición final de basuras). Velar por la eficiencia y calidad del servicio, planificando el abastecimiento y mantenimiento de materiales, herramientas y equipos necesarios para el buen desempeño de las labores. Ejercer los controles del caso, tanto en la recolección como en el propio relleno sanitario manual. Informar periódicamente sobre el desarrollo de las actividades y anomalías que se presenten.

Dentro de lo posible, se recomienda que las personas que hayan recibido una adecuada capacitación en las distintas actividades del aseo urbano -especialmente en la construcción y operación del relleno sanitario manual- no sean cambiadas con frecuencia, pues esto se traduce en bajas eficiencias y mayores costos.

Indicadores de productividad Para mantener un adecuado manejo de distintas actividades, el administrador servicio de aseo tendrá que analizar aspectos fundamentales: los costos y Capítulo 6

las del dos la

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productividad. Dado que el relleno sanitario manual es una obra en permanente construcción y operación, es necesario tener algunos indicadores que permitan establecer comparaciones con otras actividades del servicio de aseo, así como con otras obras similares de la Región, a fin de evaluar rendimientos y costos, propendiendo así al máximo aprovechamiento de los recursos disponibles. Es necesario entonces realizar una serie de medidas y controles que permitan detectar las fallas, aplicar correctivos y evaluar su eficacia, con el propósito de obtener los mejores rendimientos y prestar un servicio eficiente al menor costo posible. A continuación se presentan algunos indicadores que se consideran útiles para dirigir, administrar y representar la administración del relleno sanitario manual: UNIDADES

Producción total de basura (kg/día) = Población urbana x producción per-cápita Costos de financiación del relleno sanitario manual (%) = (Inversión inicial para el relleno sanitario manual / Total presupuesto municipal) x 100 Cobertura de disposición final (%) = (Toneladas dispuestas en el RSM / toneladas recolectadas) x 100

Eficiencia

personal

en

disposición

final

(ton/hom-día) = (Toneladas dispuestas en el RSM x día / Obreros en el relleno sanitario manual) x 100 Costo disposición final ($/ton) = (Costo de operación del RSM x año / toneladas dispuestas por año) x 100 Costo de capital por tonelada de basura ($/ton) Costo unitario total del relleno ($/ton) = Cu + Cuo

Control del relleno sanitario manual

Capítulo 6

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A pesar de la poca magnitud de esta obra de saneamiento básico, representa sin embargo una actividad fundamental en lo relacionado con el manejo de los desechos sólidos a nivel de cualquier comunidad, motivo por el cual debe prestársele sumo interés para que se desarrolle en las mejores condiciones. Por

lo

tanto,

es

importante realizar evaluaciones periódicas para mantener buen control en los siguientes aspectos.

Control de operaciones 

Ingreso de materiales (basura y tierra):

. Cantidad (peso y volumen estimado) . Procedencia (sector del área urbana) No se recibirán residuos sólidos que no hayan sido autorizados por la administración del relleno sanitario manual.    

Ingreso de vehículos y visitantes. Horario del personal empleado. Mantenimiento de las herramientas. Ocurrencias extraordinarias.

Control de construcción Es importante mantener el alineamiento de las plataformas, así como los niveles señalados para las alturas de las celdas, los cuales se podrán controlar con base en los planos de diseño del proyecto, o incluso por simple observación. Las pendientes de los taludes deben brindar la estabilidad que se requiere para la obra de acuerdo con la topografía del terreno. Es así como se efectúa el control construcción del relleno sanitario manual.

de

Control de costos Uno de los aspectos que frecuentemente descuidan los administradores municipales es el relativo a Capítulo 6

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la recolección y análisis de los costos del servicio de aseo urbano, pese a que éstos presentan uno de los mayores problemas, puesto que en general este servicio debe ser subsidiado por el municipio, devorando gran parte del presupuesto. Por lo tanto, es necesario enfatizar la importancia de recolectar la información relacionada con los costos del relleno sanitario manual, tanto durante la etapa de inversión como de construcción, operación y mantenimiento, puesto que su análisis nos permite buscar los máximos rendimientos con una mayor economía. Se recomienda separar las cuentas de cada servicio público. De otro lado, se puede demostrar que el porcentaje que representa el relleno sanitario manual en el gasto global del servicio de aseo en el municipio, oscila entre un 10-20%, y desvirtuar así la imagen equivocada que tienen los administradores locales respecto a los costos de esta obra. De esta forma además se calculará de una manera más real el valor de la tasa o tarifa de aseo, la cual se constituye en un elemento vital para garantizar la solvencia económica del servicio y por consiguiente optimizar su calidad y eficiencia. Entre los factores a considerarse para efectuar los costos operacionales se tienen:    

Herramientas Material de cobertura Mantenimiento Costos indirectos

Control de ambiente

Inicialmente, el control de la calidad de las aguas subterráneas y superficiales se efectuará mensualmente, para luego realizarse con menor frecuencia, luego de confirmar que no hay contaminación por el relleno. Los parámetros a analizar son aquellos exigidos por la autoridad local o regional de control de la contaminación de las aguas. Capítulo 6

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Las chimeneas de evacuación de gases deben ser observadas para verificar su ventilación.

12. Costos Análisis de costos Como en todo diseño se debe incluir una evaluación o presupuesto como información básica del proyecto. Los costos se discriminan en:

Para los costos de inversión es necesario asociar cada concepto o item con la vida útil, en este caso la del relleno, puesto que las obras de infraestructura serán construídas para el periodo de diseño. a) Estudios y diseños b) Adquisición del terreno c) Preparación del terreno y obras complementarias - Limpieza y desmonte. Movimiento de tierras (arriendo de maquinaria). - Vías de acceso internas y externas. - Drenaje perimetral. - Drenaje de percolado. - Encerramiento del sitio. - Arborización perimetral. - Caseta. - Instalaciones sanitarias. - Cartel de identificación. - Otros. d) Clausura del basurero antiguo - Estudios y diseño. - Alquiler maquinaria. - Compra de material de cubierta (si no hay en el sitio). - Siembra de vegetación. - Mano de obra. - Herramientas. Capítulo 6

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- Elementos de protección. - Drenaje de gases y drenajes secundarios. - Mantenimiento. - Adecuación periódica del sitio (caminos, drenajes, excavaciones, etc.). - Cobertura final. - Drenajes. - Engramado o cubierta vegetal.

Preparación del presupuesto

El proyectista o persona que ha diseñado el relleno deberá preparar en primer lugar, un presupuesto de inversión para presentar al Alcalde o institución responsable de la obra. a) Estudios y diseños. Los estudios previos y el proyecto ejecutivo del relleno tendrán costos para la Alcaldía o Municipio, que variarán según se contraten con un consultor o se pueda conseguir el apoyo de alguna entidad que proporcione este tipo de asistencia técnica. En otros casos, la alcaldía solo pagará los viáticos, o el levantamiento topográfico. b) Adquisición del terreno. c) Preparación del terreno y obras complementarias. Este concepto se estima cuantificando los volúmenes de obra de cada uno de los componentes como; limpieza y desmonte, movimiento de tierras, vías de acceso, etc. d) Clausura del basurero Cerrar un basurero a cielo abierto es relativamente fácil si se cuenta con la maquinaria y el material de cubierta. Sin embargo, para estimar las cantidades de obra y evitar daños al ambiente o riesgos a la salud, es necesario hacer un plan que incluya el uso posterior del sitio.

Estimación de los costos unitarios de inversión Los costos unitarios de inversión que incluyen los intereses, se calculan para incluirlos después en los costos totales del relleno Capítulo 6

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sanitario manual y en el cálculo del costo de la tarifa que habrá que cobrar al usuario. Para esto es necesario calcular el costo anual u horario y después el costo unitario según la producción o rendimiento, es decir: Cn = C total/n Donde: Cn = Costo anual o costo horario según las unidades de n Ctotal = Costo total del concepto n = Vida útil de la obra o del concepto (p. ej. de 5 ó 10 años para un relleno sanitario manual) Para el costo unitario se tendrá: Cu = Cn/R Donde: Cu = Costo unitario (para rellenos $/ton) R = Rendimiento por año o por hora (p. ej. para un relleno manual de 10t/día que trabaja 300 días al año, sería 10 x 300 = 3,000 t/año) El interés puede ser calculado con una fórmula aproximada: IMA = C total x (n + 1)/2n x i Donde: IMA = Interés medio anual ($/año) Ctotal = Costo total del concepto n = Vida útil del concepto en años (vida útil del relleno) i = Interés anual Para calcular el Factor de recuperacion de capital pueden utilizarse las fórmulas: Cc = Ctotal (FRC) FRC = i n / 1-(1/(1+i )) Donde: Cc = Costo de capital ($/año) Ctotal = Costo total ($) i = Interés anual del préstamo o interés bancario municipal (si el interés fuera del 13%, i = 0.13) n = Vida útil en años

Estimación de los costos de operación Los costos de operación o costos recurrentes Capítulo 6

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sirven para poder estimar el presupuesto anual del que se deberá disponer para poder operar correctamente el relleno y para cobrar una tarifa justa.

Costos anuales de la mano de obra Generalmente el costo estará dado por: Cmo = 12N (Fps Sm) + 12 P (Fps Ss) Donde: Cmo = Costo anual de la mano de obra ($/año) N = Número de trabajadores en el relleno Sm = Salario mínimo legal local ($/mes) Fps = Factor de prestaciones sociales generalmente entre 1.4 y 2.0. Incluye seguridad social, fondo de pensiones, vacaciones, etc. P = Proporción del tiempo o de la jornada que el supervisor dedica al relleno (0.2 a 0.25 en rellenos pequeños) Ss = Salario mensual del supervisor ($/mes)

Herramientas y elementos de protección

Se considera que la duración de las herramientas es de un año. Los elementos de protección podrían ser dos uniformes por año, un par de botas, gafas, mascarilla y guantes. Sus costos serán evaluados según los precios locales.

Drenajes, caminos, maquinarias y otros Cada año deberán evaluarse según los planos y el avance de la obra, los costos de los drenajes y caminos que deberán hacerse, las horas máquina que deberán alquilarse y los materiales y mano de obra temporal que se requiere para estas obras. La suma de los tres conceptos anteriores nos dará el costo anual o presupuesto anual de operación: Cao = Cmo + Ch + Cm + Otros Donde: Cao = Costo anual de operación ($/año) Cmo = Costo anual de mano de obra ($/año) Capítulo 6

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Ch = Costo anual de herramientas ($/año) Cm = Costo anual de maquinaria, etc. ($/año) Otros = Otros costos anuales ($/año)

Costos unitarios de operación

El costo unitario de operación será el costo anual calculado anteriormente dividido entre las toneladas enterradas durante el año. Cuo = Cao / R Donde: Cuo = Costo unitario de operación ($/ton) Cao = Costo anual de operación ($/año) R = Rendimiento anual (ton/año)

Costos totales y tarifas Costos totales

Los costos anuales y unitarios totales serían: Cat = Cn + Cao Cut = Cu + Cuo Donde: Cat = Costo anual total ($/año) Cut = Costo unitario total ($/ton) Cn = Costos anuales de capital según fórmula, ($/año) Cu = Costos unitarios de capital según fórmula, ($/ton) Cao = Costos anuales de operación según fórmula, ($/año) Cuo = Costos unitarios de operación según fórmula, ($/ton) Tarifas

Las tarifas que hay que aplicar a la población varían según las políticas que establezca la municipalidad o alcaldía y pueden ser: a) Recuperación total sin subsidio cruzado. En este caso las familias pagan por el servicio a su costo real, independientemente de su situación económica. La tarifa media mensual sería Trt = Cat /12 Fcs Donde: Capítulo 6

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Trt = Tarifa mensual familiar para recuperación total ($/fam-mes) Fcs = Número de familias con servicio en la población b) Recuperación total con subsidio cruzado. En este caso el servicio se cobra de modo que las familias con mayores ingresos paguen más, y las de menores ingresos menos, pero de tal modo que los ingresos totales por tarifa cubran los costos de operación e inversión, es decir Cat. Una manera de hacer esto es asociar la cobranza a otro servicio preferentemente el eléctrico que tiene mayor cobertura, o al predial o de agua. El porcentaje que habría que aplicar sobre el costo del otro servicio estaría dado por: Inc = Cat/Ios x ( cc) (100) Donde: Inc = Incremento en la tarifa domiciliaria (%) Cat = Costos anuales del servicio de aseo ($/año) Ios = Ingresos anuales por cobranza domiciliar del otro servicio decir, los costos que debe cobrar servicio por personal adicional, etc.

el

otro

Los otros servicios casi siempre incluyen ya un subsidio cruzado. La cobranza para servicios de aseo a industrias y centros especiales tendría que hacerse por separado, sobre todo para los grandes consumidores de los otros servicios. Por ejemplo las industrias que consumen mucha electricidad y producen pocas basuras podrían verse afectadas si no se tiene cuidado. c) Recuperación de costos de operación. En muchas ocasiones los municipios han obtenido el apoyo o un subsidio para cubrir las inversiones iniciales. Las tarifas medias de la población también pueden ser calculadas del modo siguiente, según su producción: Capítulo 6

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Tmf = 30 (PPCi) (Cut) (N) / 1000 Donde: Tmf = Tarifa mensual familiar para el estrato social "i" ($/mes fam) PPCi = Generación de basuras en el estrato socio-económico "i" (kg/hab/día) Cut = Costo unitario total ($/ton). Puede sustituirse por Cao si el servicio está subsidiado N = Número medio de personas por familia 30, 1000 = Parámetros dimensionales en (día/mes) y en (kg/ton), respectivamente Costo promedio de habilitación y operación El costo de habilitación del relleno es variable y fluctúa entre $10,00 - $20,00 / persona o $50,00 -$100,00 / familia. El costo depende de la longitud de la vía de acceso hacia el relleno, topografía del terreno, etc. El costo de operación del relleno sanitario fluctúa entre: $0,20 y $0.60 familia/mes. El costo depende de la disponibilidad de material de cobertura, construcción de trincheras, drenes para control de líquidos y gases, etc.

Cobranza En el inciso anterior, ya se dijo que la tarifa por relleno sanitario manual puede cobrarse con algún otro servicio. En general el costo de la cobranza que se agrega a la tarifa de recolección de basuras y a la del relleno sanitario manual debe variar entre un 10 y 20% de la tarifa total. El servicio de aseo urbano también puede cobrarse por separado de otros servicios, pero esto casi siempre sale muy caro y no tiene medidas de coerción, ya que si le cortan el servicio de basuras, el usuario no se preocupa tanto como si le suspenden la electricidad o el agua potable.

13. Proyectos demostrativos La mayor experiencia se ha dado en Colombia, en Capítulo 6

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donde se han llevado a cabo varios proyectos de relleno sanitario manual, en los departamentos de Bogotá, Antioquia, Valle del Cauca, entre otros. En Managua, así como en Perú, Bolivia, Cuba, México y otros países, también se han venido llevando a cabo este tipo de tecnología, con buenos resultados. Actualmente en Perú en las ciudades de Suyo y San Andrés de Piura e Ica respectivamente se han desarrollado proyectos de relleno sanitario, los mismos que se están implementando.

Generación y Manejo de Gases en Rellenos Sanitarios  

Artículos Ingeniería Ambiental

La disposición definitiva de los residuos sólidos es, hoy en día, uno de los problemas más importantes que afectan a la región de América Latina en términos ambientales. El sistema más adecuado para la disposición final es el relleno sanitario. El presente trabajo , provee de información básica acerca de la generación, composición y manejo del gas producto de la disposición final de los residuos sólidos en un relleno sanitario y de las alternativas para su uso posterior a su recolección. Producto de la biodegradación de los residuos en estos rellenos sanitarios se tienen los lixiviados y a los gases, éste último denominado biogás. La producción del biogás en rellenos grandes permite su aprovechamiento transformándolos en energía eléctrica teniendo una alta inversión inicial, pero que puede ser autofinanciable. El biogás generado en rellenos sanitarios puede ser capturado utilizando un sistema de recolección de biogás que usualmente quema el gas por medio de quemadores. Alternativamente el gas recuperado puede usarse de diferentes maneras. Capítulo 6

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CONTAMINACIÓN-DE-AGUAS-ING-JESUS-ORMACHEA-CARAZAS.pdf

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