FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES
ESPECIALIDAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL AMBIENTAL
TRABAJO ENCARGADO “Emisarios submarinos”
EQUIPO
:
FECHA
:
Cheryl Soto Chávez, Alejandra Ponce García, atia !errios , Sayuri !aba "#$##$"%#&
Lima - Perú, !"#
0
#'
INDICE ()*+-.CC(/)..................... ................................ ..................... ..................... ...................... ................................... ........................ 2
"'
0A+C *E *E/+(C..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ...................... ....................... ............4 4 2.1.
Definición..................... ................................ ..................... ..................... .................................................. ....................................... 4
2.2. 2.2.
Desc Descri ripc pció ión n de mode modelo los s ..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..........6 6
2.3. 2.3.
Medi Medici cion ones es de corr corrie ient ntes es.......................................................................8
2.4.
............................... ..................... ..................... ..................... ................................ ..................... 9 Medició ción de t90 .....................
2.5. 2.5.
Prog Progra rama ma de de mues muestr treo eo de de cali calida dad d de agu agua a.............................................11
2.6. 2.6.
............................... ..................... ....................................... ............................12 12 Estu Estudi dios os mete meteor orol ológ ógic icos os.....................
2.. 2..
Estu Estudi dios os !at !atim im"t "tri rico cos s # geol geológ ógic icos os........................................................12
2.$. .$.
............................... ..................... ..................... ..................... ......................12 ............12 Dise% se%o # con constru strucc cciión....................
)+0 ) +0AS AS -E CA2( CA2(-A -A- -E -E AG. AG.A A..............................................................13
1'
3.1. 3.1.
............................... ..................... ..................... .............................13 ...................13 &orm &ormas as micr micro! o!io ioló lógi gica cas s .....................
3.2.
'ona de me(cla.................... .............................. ..................... ...................... ..................... .............................. .................... 13
3' C+(*E (*E+(S (S -E -E -(S -(SE E4...........................................................................15 4.1. 4.1.
)omp )omport ortami amien ento to *id *idr+u r+ulic lico, o, tom toma a # -ertid -ertido. o.............................................15
4.2.
Protecció Protección n de de la la tu!er tu!era/ a/ el el lastra lastrado do # el el perfil perfil longitud longitudinal inal.. ........................15
4.3. 4.3.
Dime Dimensi nsion onami amient ento o estr estruct uctura urall de de la la tu! tu!er era a ............................................16
4.4.
............................... ..................... ..................... ..................... ........................... ................16 16 ocas de de *om!re......................
4.5. 4.5.
............................... ..................... ..............................16 ....................16 ali ali(a (ami mien ento to # anti antia arr rras astre trero ros. s.....................
4.6. 4.6.
a cons constru trucci cción, ón, drag dragado ado// fondeo fondeo// untas untas # prot protecc ección ión...............................16
4.. 4..
Eleme Elemento ntos s singu singular lares, es, el el difus difusor or # la la estruc estructur tura a de toma toma............................17
5E)*A 5E)*A6AS 6AS 7 -ES5E -ES5E)* )*A6 A6AS AS -E2 E0(SA+ E0(SA+( ( S.!0A+ S.!0A+() ().........................17
&'
5.1.
................................ ...................... ..................... ..................... ....................................... ............................ 17 entaas.....................
5.2.
............................... ..................... ..................... ..................... ................................... ......................... 17 Des-entaas....................
8'
CA2C CA2C.2 .2 -E -E 2A 2A -(2. -(2.C( C() ) ()(C ()(C(A (A2 2..........................................................18
9'
E6E+C(C(S.................... .............................. ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ................... ......... 19
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C)C C )C2. 2.S( S() )ES ES 7 +EC +EC0 0E) E)-A -AC( C() )ES ES.................................................22
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!(!2(G+A<(A..................... ................................ ..................... ..................... ...................... ..................... ......................... ...............22 22
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A)E=S.................... ............................... ...................... ..................... ..................... .......................................... ............................... 23
1
"$ INT INTRODU RODUCC CCI% I%N N
El tratamiento de las aguas servidas ha cobrado en los últimos aos en nuestro !a"s una súbita im!ortancia. #as !ers!ectivas $ e%igencias de los merca mercado doss inter interna naci cion onal ales es aume aument ntan an la !res !resi& i&n n haci hacia a una una !ol" !ol"ti tica ca de tratamiento generali'ado de las aguas servidas domiciliarias. (e !resenta una descri!ci&n del desem!eo del emisario submarino largo inclu$endo diluci&n inicial) diluci&n hori'ontal $ mortalidad de coli*ormes $ se hacen com!araciones con el tratamiento secundario con descarga cerca del litoral. (e describen re+uisitos de datos de cam!o $,o !rocedimientos !ara corrientes) -90) calidad de agua) meteorolog"a) batimetr"a $ geol&gico. -ambin -ambin se mencionan consideraciones sobre el diseo $ construcci&n $ se !resentan costos. (e discuten los est/ndares microbiol&gicos de la calidad de agua as" como as!ectos sobre la 'ona de me'cla. uando se est/ reali'ando un vertido continuo a travs de un emisario submarino) !ueden observarse dos 'onas claramente di*erenciadas la 'ona de in$ecci&n) donde se !roduce un intenso me'clado del euente con el agua del medio rece!tor debido a la *uerte turbulencia originada !or la velocidad inicial del euente $ la *uer'a ascensional +ue este e%!erimenta como consecuencia de su menor densidad agua dulce a tem!eratura m/s alta. alta. (i el tra'ador tra'ador *uera visible) la a!ariencia a!ariencia +ue tendr"a tendr"a esta 'ona ser"a ser"a la de un conunto de chorros +ue salen de los oricios del di*usor $ +ue se curvan !ara seguir una tra$ectoria ascendente) engros/ndose cada ve' m/s $ !udiendo llegar a unirse entre si los distintos chorros antes de llegar a la su!ercie. En cual+uier caso) al llegar a esta a veces antes) si e%iste una estraticaci&n !ronunciada ) se !roduce una disminuci&n im!ortante de la velocidad) !or haberse agotado la energ"a a!ortada !or el euente. enins) 1979. !artir de este momento) la me'cla evoluciona !rinci!almente !or la acci&n de las corrientes !ro!ias del medio rece!tor) constitu$ndose lo +ue se denomina 'ona de evoluci&n) la cual) con tra'ador visible) tendr"a en la !lanta el as!ecto de una !luma con tonos mu$ tenues) como consecuencia de +ue el euente se encuentra $a altamente diluido. #as caracter"sticas de esta :!luma; de!enden en gran medida de la estructura de uos e%istente. s") los remolinos de di/metro su!erior a la distancia entre el !unto de vertido $ la costa) son los +ue denen :grosso modo; la *orma del ee< los remolinos de di/metro in*erior al ancho de la !luma son los +ue !roducen el aumento de diluci&n) $ los de -amao intermedio son los res!onsables de +ue +ue la *orm *orma a del ee ee en ca cada da inst instan ante te !res !resent ente e !e+u !e+ue eas as osci oscila laci cion ones es res es!e !ect cto o a la situa ituaci ci&n &n me medi dia a gur gura a =. =. dem dem/s /s)) si el me medi dio o es esta ta *uertemente estraticado) !uede suceder +ue las l as aguas su!erciales tengan una estructura de uos mu$ di*erente a la de las aguas !ro*undas. omo el verti vertido do suele suele subi subirr a la su!e su!er rci cie e !or !or su me meno norr dens densid idad ad)) son son esta estass corrientes las +ue interesa estudiar) cobre todo) !ero teniendo en cuenta 2
+ue) en este caso) la dis!ersi&n vertical se ve mu$ disminuida.>ui' ?(ole ) 1980
Fi&'ra "$ Es+uema de una !luma con indicaci&n de los distintos ti!os de remolino +ue actúan sobre ella. #a l"nea !unteada indica la situaci&n instant/nea del ee) $ la l"nea de tra'os la situaci&n media al cabo de varias horas. @uente >ui' ?(ole ) 1980
3
$ MARCO TE%RICO
2.1. Definición
An emisario submarino es un conducto mediante el cual se bombea el agua residual) des!us de un tratamiento !rimario) !ara conducirla a una cierta distancia de la costa. l nal de la tuber"a se instala un tramo de tubo !er*orado) llamado di*usor) +ue *acilita la di*usi&n del agua servida en el cuer!o rece!tor.
El emisario submarino se destina !rinci!almente de la reducci&n de coli*ormes) esto se e*ectúa !or medio de la diluci&n inicial) di*usi&n hori'ontal $ decaimiento de coli*ormes< el último usualmente tiene un e*ecto mucho ma$or sobre los c/lculos !ara emisarios submarinos. #as bacterias *ecales !resentan altas tasas de mortalidad en el medio marino debido !rinci!almente a la incidencia de la lu') es!ecialmente la *recuencia ultravioleta) la salinidad) nutrientes e interacciones ecol&gicas con otras es!ecies.
#a !osici&n $ distancia del di*usor de la costa se determina de manera +ue las bacterias lleguen a la costa con una concentraci&n ace!table) denida mediante normativas) !ara cada !a"s. Bara la determinaci&n de la !osici&n generalmente se utili'an modelos matem/ticos +ue simulan la diluci&n del euente) el decaimiento bacterino) tomando en cuenta las corrientes marinas. Bara la a!licaci&n de estos modelos matem/ticos) deben e*ectuarse mediciones in situ de las condiciones locales de las corrientes.
Este ti!o de dis!ositivo se utili'a tambin en r"os $ lagos) aun+ue con mucha menor eciencia en vista de la calidad del agua en el cuer!o rece!tor. El sistema !ro!uesto como tratamiento) !ara este ti!o de euentes consta de 3 eta!as o *ases *undamentales 1 @ase 1 -ratamiento @"sico El -ratamiento @"sico conce!tualmente re!resenta la !rimera eta!a del (istema de Emisarios. Esta cum!le 2 *unciones *undamentales a #a eliminaci&n total de las !art"culas sedimentables $ otantes del l"+uido +ue ingresa a la !lanta) con el obeto de !roteger 4
e*ectivamente las unidades mecani'adas de elevaci&n $ trans!orte) as" como *avorecer los *en&menos de estabili'aci&n utili'ados !osteriormente !or el sistema. b El acondicionamiento de las !art"culas a degradar) a travs de la disminuci&n del tamao de s&lidos sus!endidos gruesos $ el aumento de o%"geno disuelto !or aireaci&n del uido) con el obeto de o!timi'ar las eta!as !osteriores de remoci&n. Ce esta *orma el diseo conce!tual de esta eta!a inclu$e cribas o reas as o mecani'adas) unidades desarenadoras) desgrasador) conminutor o triturador del material org/nico sus!endido. 2 @ase 2 -rans!orte $ Bretratamiento Diol&gico En esta eta!a se trans!ortan las aguas desde la costa hasta un !unto en el ocano en +ue se den las condiciones &!timas de diluci&n $ dis!ersi&n !ara el desarrollo de la eta!a 3 Cebido al im!ortante tiem!o de residencia de las aguas en los ductos de im!ulsi&n $ en el emisario) se verica en stos el *en&meno natural de la autode!uraci&n asociado a los residuos l"+uidos domsticos. Bor esto) se reduce la cantidad de o%"geno demandado !or la materia org/nica $,o se disminu$e la cantidad de microorganismos !resentes en las aguas. Bor lo tanto) se distingue la !resencia de un !retratamiento biol&gico como segunda eta!a en la ca!acidad global del sistema. Bor otro lado el tiem!o de residencia al interior del emisario es altamente signicativo !ara la du!licaci&n bacteriana. En el caso estudiado ha sido !osible observar +ue las bacterias llegan debilitadas a la 'ona de descarga del emisario) con su metabolismo enlentecido estado de dormancia lo +ue *acilita su abatimiento en el im!acto con el medio marino. ondaca $ Badilla) 1995 #as !artes o unidades distintivas del sistema) en esta eta!a son /mara de arga $ Cucto o -uber"a (ubmarina. 3 @ase 3 -ratamiento (ubmarino En esta última *ase del tratamiento) situada en el volumen de agua circundante al !unto de descarga) se verican al menos las siguientes *unciones a >educci&n de la contaminaci&n org/nica $ bacteriol&gica mediante !rocesos *"sicos asociados a la me'cla $ diluci&n de aguas servidas en el mar. b >educci&n de la contaminaci&n bacteriana mediante !rocesos *"sicos $ biol&gicos relacionados con *actores diversos como tem!eratura) radiaci&n ultravioleta) osmosis) salinidad) algas bactericidas) etc. c Cegradaci&n de la materia org/nica !or la acci&n bacteriana $ del 'oo!lancton) incor!or/ndola a las cadenas tr&!icas. En esta eta!a es !osible di*erenciar 2 unidades b/sicas sistema de di*usores) +ue es la estructura terminal del conducto $ cu$a *unci&n !rinci!al es !roducir 5
una gran diluci&n inicial del euente. Frea de tratamiento natural) constituida !or un cierto volumen de agua donde se desarrolla b/sicamente un ti!o de tratamiento secundario
2.2. Descripción de modelos
El diseo a!ro!iado de un sistema de emisario submarino !uede lograr diluciones sucientes de la descarga de aguas residuales !ara reducir las concentraciones de contaminantes a niveles generalmente establecidos como normas de calidad de agua. Ana diluci&n m"nima de 1001 es común) !ermitiendo +ue la alternativa de un emisario submarino su!ere la de las !lantas de tratamiento convencionales. Ga$ varios mecanismos +ue controlan las caracter"sticas de diluci&n de un emisario submarino. Estos mecanismos usualmente se consideran en tres *ases diluci&n inicial +ue ocurre durante los !rimeros minutos al salir las aguas residuales del emisario submarino $ ascender en la columna de agua reci!iente< trans!orte $ dis!ersi&n hori'ontal del cam!o de aguas residuales< $ las reacciones cinticas +ue ocurren en el mar. Bara la descarga de aguas negras) el mecanismo de ma$or im!ortancia !ara el diseo es el de la desa!arici&n de organismos indicadores tales como coli*ormes. -res *en&menos a*ectan la diluci&n inicial me'cla causada !or el im!ulso de las aguas servidas al salir del emisario submarino< *uer'a ascendente causada !or la di*erencia de densidad entre las aguas residuales $ las aguas de mar di*erencias en tem!eratura $ salinidad +ue hace +ue el cam!o de aguas servidas ascienda en la columna de agua e%tendindose en el !roceso $) !or lo tanto) me'cl/ndose con agua de mar< $ nalmente) el e*ecto de la corriente +ue causa una me'cla lateral de agua de mar renovadora en el cam!o de las aguas residuales. El cam!o de aguas residuales diluido !uede ascender a la su!ercie) o llegar a un nivel sumergido) de!endiendo del grado de estraticaci&n de la columna de agua. Droos 1983 ha desarrollado un modelo +ue estima la diluci&n inicial +ue se !uede lograr en *unci&n de los !ar/metros de !ro*undidad) di/metro $ velocidad de salida $ di*erencias en densidad. Bosteriormente) >oberts 1977) 1987 desarroll& un modelo +ue !ermite estimar la diluci&n inicial 6
!ara di*erentes estructuras de corrientes) con o sin estraticaci&n. El diseo a!ro!iado del di*usor del emisario submarino es cr"tico !ara alcan'ar el nivel deseado de diluci&n. #a longitud) !ro*undidad $ orientaci&n as" como el /rea $ se!araci&n de los oricios de descarga) son !ar/metros claves del diseo. >aHn) et al. 1961) ha !resentado mtodos !ara el diseo de di*usores $ stos han sido incor!orados en un !rograma sim!le de com!utadora !or (alas 1983.
Cis!ersi&n hori'ontal $ trans!orte son *unci&n del rgimen de corrientes locales $ dis!ersi&n turbulenta me'cla lateral causada !or corrientes turbulentas. Droos 1960 ha desarrollado un modelo +ue caracteri'a adecuadamente estos !rocesos !ara estimar la diluci&n hori'ontal. An modelo sim!le logar"tmico de mortalidad bacterial !rovee una !redicci&n adecuada de la desa!arici&n de coli*ormes con el n de disear emisarios submarinos. El modelo es el siguiente
En donde • •
•
•
(b I Jdiluci&nJ de coli*ormes - I tiem!o de traslado del cam!o de aguas residuales a las /reas a !roteger) !or eem!lo) !la$as) en horas -90 I tiem!o necesario !ara la desa!arici&n del 90K de los coli*ormes) en horas #a diluci&n total obtenida como resultado de los tres !rocesos descritos es sim!lemente el !roducto de las diluciones individuales. Esto es !ara bacteria
En donde • •
(- I Ciluci&n total (i I Ciluci&n inicial 7
• • • •
(h I Ciluci&n hori'ontal (b I Cesa!arici&n de coli*ormes o I oncentraci&n inicial de coli*ormes en las aguas residuales - I oncentraci&n de coli*ormes des!us de - horas en las !la$as
#a diluci&n inicial $ la mortalidad bacterial usualmente son mucho m/s signicativas +ue la diluci&n hori'ontal. Bor eem!lo) valores t"!icos son (i 50 L 200 (h 2 L 3 (b 500 L 10)000 (- 5 % 104 L 6 % 106
Bara sustancias conservativas no biodegradables) la diluci&n inicial es el *actor m/s im!ortante. #os !ar/metros ambientales m/s im!ortantes en el diseo de emisarios submarinos generalmente son la estructura de la densidad de las aguas de mar reci!ientes) el rgimen de corrientes $ el -90 !ara aguas cloacales. Bor lo tanto) las cam!aas de recolecci&n de datos deben concentrarse en obtener mediciones buenas de estos *en&menos.
2.3. Mediciones de corrientes
El diseo de un emisario submarino re+uiere de una denici&n adecuada de las corrientes dominantes del /rea de estudio. En general se recomienda instalar corrent&gra*os con registros incor!orados !ara medir continuamente la velocidad $ direcci&n de las corrientes a tres metros de la su!ercie $ a 2 metros del *ondo) en la ubicaci&n m/s !robable de la descarga del emisario submarino $ otras ubicaciones) las +ue de!ender"an de la circulaci&n marina del /rea $ de la cercan"a a las !la$as +ue se !retende !roteger. En general) estos corrent&gra*os se instalar"an durante dos o tres meses en las !ocas lluviosa $ seca. Estas se deben combinar con estudios de otadores su!erciales. simismo) se debe medir el nivel de mareas durante el mismo !er"odo. E%iste una nueva generaci&n de corrent&gra*os continuos JcousticCo!!lerurrentBroler CBJ. Estos !ueden ser ados en el *ondo) a cual+uier !ro*undidad) o en la su!ercie. -ambin !ueden arse a las embarcaciones. Estos nuevos corrent&gra*os usan la tecnolog"a de sonar) midiendo el movimiento de !art"culas en el agua. Ano de los 8
*abricantes) >C Mnstruments) de ali*ornia) maniesta +ue uno de stos !uede medir la velocidad en la columna de agua hasta en 128 !ro*undidades. Bor lo tanto) !uede reem!la'ar un buen número de los corrent&gra*os antiguos. En el caso +ue no se dis!onga de corrent&gra*os continuos) como alternativa m"nima se recomienda utili'ar corrent&gra*os de medici&n instant/nea) tomando mediciones cada 15 minutos durante !er"odos e%tendidos. Nbservaciones diarias desde embarcaciones ser"an necesarias durante varias semanas en cada !oca. Estas se deben combinar con estudios de otadores su!erciales $ subsu!erciales lan'ados !eri&dicamente en las estaciones de medici&n de corrientes. #a !osici&n de los otadores ser"a registrada cada hora) !or un !er"odo de uno a cinco d"as de!endiendo de las caracter"sticas del /rea de estudio) !or medio de observaciones visuales de una embarcaci&n a travs de alineamientos en tierra $,o radar. (e deben anali'ar los datos de corrientes con tcnicas arm&nicas o de ltraci&n. (er"a útil la !resentaci&n visual de !romedios $ valores !robables de 80K & 90K) de!endiendo en la norma de calidad de agua) en gr/cos rosetas histogramas de coordenadas !olares. #os datos de los otadores $ de los corrent&gra*os usualmente se !resentan tambin en gr/cos de vectores !rogresivos gr/cas de secuencia Jcola a cabe'aJ.
9
Fi&'ra $ Amarre para dos correntógrafos (Hydroscience 1974)
2.4. Medición de t90
#a medici&n de -90 se !uede e*ectuar en varias *ormas) $ a continuaci&n se !resentan tres de stas 1.1.1.Medición in situ en mancha artifcial
(e trans!orta un volumen grande de desechos al /rea !ro!uesta de descarga $ luego se me'cla con ste un tra'ador conservativo a!ro!iado como >oadmina O- o una sustancia radioactiva. Esta me'cla se descarga en *orma instant/nea al medio marino $ se toman varias muestras en el centro de la mancha $ se mide la concentraci&n inicial tanto del tra'ador como de los organismos indicadores !or eem!lo) coli*ormes totales $,o *ecales. (e !odr"a usar un uor&metro a bordo +ue brindar"a mediciones r/!idas !ara denir concentraciones !ico de tinte< esto es) la ubicaci&n en donde deber"an tomarse las muestras !ara 10
reali'ar an/lisis subsiguientes de laboratorio !ara organismos indicadores. Bearson 1971 sugiere +ue las muestras se tomen a 0.6L 0.9m $ a a!ro%imadamente 3m debao de la su!ercie) en el !unto inicial de descarga $ en !osiciones subsiguientes en tiem!os sugeridos de 10) 20) 30) 45) 90) 120) 180 $ 240 minutos. Po obstante) se re+uiere austes de cam!o $ el criterio b/sico es +ue las muestras sean recolectadas en el lugar de la concentraci&n !ico del tra'ador. #os datos de coli*ormes resultantes se modican !ara diluci&n *"sica) multi!licando la concentraci&n de coli*ormes observada !or la ra'&n de la concentraci&n inicial de tinte a la concentraci&n de tinte observada en cual+uier momento. Ana l"nea recta de meor correlaci&n con los datos se dibua en un gr/co semilogar"tmico de datos modicados de coli*ormes versus el tiem!o desde el cual se !uede leer el valor de -90. (e hace notar +ue esta metodolog"a incurre en altos costos debido a los grandes volúmenes de desechos $ tra'ador re+ueridos) lo +ue de!ende de las condiciones ambientales. 1.1.2.Medición in situ en mancha existente
En esta metodolog"a se descargan otadores $,o tinte en un /rea de descarga e%istente de aguas cloacales $ se toman muestras) como se describe anteriormente) en la vecindad de los tra'adores. Estas muestras se anali'ar"an !ara determinar el nivel de organismos indicadores !or eem!lo) coli*ormes totales $,o *ecales $ otro !ar/metro de la descarga +ue !ueda considerarse como conservativo en el ambiente marino sin sedimentaci&n. #a selecci&n de este último !ar/metro de!ender/ de las caracter"sticas de la descarga de las aguas negras. ún cuando no se le considera como un !ar/metro conservativo) el orto*os*ato disuelto ha sido utili'ado con este !ro!&sito !or EPMD> 1969 con la usticaci&n +ue su decaimiento es) relativamente) mucho m/s lento +ue el de los organismos coli*ormes indicadores. #os datos resultantes se anali'an tal como se describi& anteriormente !ero modicados con los datos del !ar/metro considerado como conservativo. 1.1.3.Medición en botellones
En esta metodolog"a se usan bolsas trans!arentes o botellones) en los cuales se dilu$en aguas cloacales con agua de mar en ra'ones es!eradas des!us de la diluci&n inicial) !or eem!lo) 1100. (e colocan estos rece!tores en ubicaciones adas en el medio marino usto debao de la su!ercie) cerca del litoral !ara mantener condiciones ambientales de tem!eratura $ lu'. #as muestras son tomadas cada 15 minutos !ara ser anali'adas !ara coli*ormes totales $,o *ecales. Este !rocedimiento reduce sustancialmente el costo $ e+ui!o eliminando el uso de un tra'ador conservativo $ reduciendo los volúmenes re+ueridos de aguas servidas. Estos datos se gracan) versus tiem!o) en !a!el semilogar"tmico) tal como se describi& anteriormente) !ero no modicados. El uso simult/neo de rece!tores o!acos !or eem!lo) 11
!intados en negro !ara simular condiciones nocturnas !uede brindar in*ormaci&n sobre las tasas nocturnas de mortalidad. El uso de bolsas de di/lisis !uede com!licar la situaci&n en +ue se tiene +ue determinar las tasas de intercambio con las aguas marinas $ los e*ectos de !redadores no est/n incor!orados. un+ue el uso de rece!t/culos connados ha recibido cr"ticas de algunos investigadores) !or eem!lo) #udHig 1976) se ha llevado a cabo con resultados satis*actorios en los estudios de la Dah"a de Quanabara en Drasil G$droscience) 1977 $ el litoral de ar de Blata en rgentina MPR-G) 1984. (e seala +ue cra et al. 1990 re!orta +ue el vidrio ordinario transmite 90K de la radiaci&n ultravioleta incidente considerando el com!onente germicida m/s im!ortante de la lu' solar. -ambin) re!orta +ue materiales !l/sticos trans!arentes) tales como !le%igl/s $ otros acr"licos) as" como materiales translúcidos tales como !olietileno) son buenos transmisores de los com!onentes germicidas de la lu'. Bor su sim!licidad $ bao costo) en general) se recomienda esta metodolog"a. (e hace re*erencia a Dritto 1979 +ue !resenta varias tcnicas adicionales !ara la medici&n del -90.
2.5. Programa de muestreo de calidad de agua
n de determinar una l"nea de base de calidad de agua en la 'ona de !osible em!la'amiento de una descarga +ue sirva como re*erencia !ara evaluar el desem!eo de cual+uier sistema de emisario submarino !osterior a su construcci&n) se recomienda) siem!re $ cuando e%istan recursos) e*ectuar cam!aas de monitoreo inclu$endo la toma de muestras en estaciones ubicadas estratgicamente desde el /rea de descarga hasta 300 metros aguas a*uera de las !la$as m/s cercanas con un elevado uso !ara recreaci&n. En el caso de mar abierto) los !ar/metros !rimarios de medici&n ser"an los siguientes L L L L L L L
-em!eratura !erl vertical (alinidad !erl vertical oli*ormes -otales $,o @ecales N%"geno CisueltoS !GS L Cisco (ecchi (&lidos sus!endidos Qrasa $ aceite
#a *recuencia de medici&n de!ender"a de las condiciones locales) !ero en general) dos o tres veces durante distintas !ocas !or eem!lo) !ocas lluviosa $ seca ser"a adecuada. Bara sistemas sin tratamiento o únicamente con !retratamiento) ser"a recomendable una evaluaci&n !ara identicar $ cuanticar los 12
organismos de *ondo !ara asesorar el !osible im!acto de la sedimentaci&n de las !art"culas de la descarga. Este !rograma se debe combinar con mediciones de la cantidad $ calidad de aguas servidas. -ambin ser"a de inters incluir mediciones de la cantidad $ calidad de la escorrent"a del /rea de estudio. Esto !ermitir"a una evaluaci&n del !osible im!acto de esta *uente de contaminaci&n +ue continuar"a !osteriormente a la construcci&n del emisario submarino. simismo) se !ermitir/n com!araciones entre las masas contaminantes !rovenientes de escorrent"a $ las de aguas servidas. dem/s de lo anterior) se debe e*ectuar un !rograma rutinario de vigilancia de la calidad bacterial del agua en las !rinci!ales !la$as) !ara coli*ormes totales $ *ecales u otro indicador en +ue se base las normas. Ce con*ormidad con las normas de calidad del agua !ara recreaci&n de contacto !rimario en !a"ses tales como Drasil) %ico) EE.AA. entre otros) se recomienda una *recuencia de medici&n +ue ser"a de cinco veces al mes. En vista de los recientes estudios de abelli 1984) ser"a conveniente incluir la medici&n de Enterococci A.(. EB) 1985 en el !rograma de vigilancia) si *uera !osible. uando e%iste la !osibilidad de eutrocaci&n) como en el caso de la descarga en una bah"a con limitado intercambio con el mar) los !ar/metros secundarios adicionales de medici&n ser"an los siguientes L (erie de Pitr&geno PLorg/nico) PG4) PN2) PN3 L @&s*oro total $ ortoL*os*atos L lorola TaT 'ona eu*&tica L Cemanda Dio+u"mica de N%"geno simismo) se !odr"an e*ectuar estudios biol&gicos !or medio de arrastre) al *ondo $ en la su!ercie) !ara identicar organismos sensibles. (in embargo) se destaca +ue en la situaci&n de descargas en mar abierto) la medici&n de estos !ar/metros secundarios no se considera im!rescindible. 2.6. Estudios meteorológicos
oncurrente con la medici&n de corrientes se debe registrar la velocidad $ la direcci&n del viento cada hora a n de correlacionar estos *en&menos. 2.. Estudios !atim"tricos # geológicos
(e debe estudiar la geolog"a del *ondo mediante un :botal&n; sondas sonoras $ bu'os a n de determinar la meor ruta) evitando al m/%imo *ormaciones de rocas irregulares $ *ormaci&n de corales si *uese !osible.
13
(e debe recolectar la in*ormaci&n detallada de la batimetr"a a lo largo de la ruta !ro!uesta !ara el emisario. 2.$. Dise%o # construcción
En el diseo conce!tual de un emisario submarino se establecen sus dimensiones longitud) di/metro) ubicaci&n $ !ro*undidad de descarga. simismo) en esta *ase se com!leta el diseo hidr/ulico del di*usor. En el diseo nal estructural se es!ecican los materiales de tuber"a $ las tcnicas de construcci&n $ re+uerimientos !ara sostener la tuber"a en el *ondo. #os !rocedimientos de diseo han sido resumidos !or el del Danco undial 1983 $ Qrace 1978. #a in*ormaci&n detallada sobre la magnitud de las olas ser"a necesaria en esta *ase del !ro$ecto. #os costos de emisarios submarinos desarrollado !or Oallis 1979 $ actuali'ados !or #udHig 1988 $ el suscrito) se !resentan en la @igura 2. -ambin) se incor!ora a esta gura los costos de los emisarios submarinos de !e+ueo di/metro de !olietileno de alta densidad a!licables a comunidades !e+ueas desarrollados !or >eiU 1990.
($ NORMAS DE CALIDAD DE AGUA
3.1. &ormas micro!iológicas
(e hace re*erencia a (alas 1994 +ue !resenta la historia $ a!licaci&n de normas microbiol&gicas de calidad de agua en el medio marino. Este trabao indica +ue la base cient"ca utili'ada !ara establecer) a nivel mundial) las normas microbiol&gicas e%istentes de calidad de agua !ara contacto !rimario de recreaci&n en el medio marino es limitada $ +ue ser"a meor +ue cada !a"s latinoamericano desarrolle sus normas en el conte%to de sus !ro!ias condiciones socioecon&micas) en ve' de sim!lemente ado!tar las normas de otros !a"ses. simismo) se hace notar +ue) basado en evidencia e!idemiol&gica) abelli 1984 ha concluido +ue el enterococci es el meor organismo indicador $ ha desarrollado una relaci&n cuantitativa entre l $ el riesgo de en*ermedades gastrointestinales asociado con la nataci&n en aguas contaminadas. (aliba $ Gelmer 1990 re!ortan sobre estudios mundiales entre 1982 $ 1989 e in*orman +ue) tanto las correlaciones entre s"ntomas de en*ermedad e!idemiol&gicos !ros!ectivos) similares a los conducidos !or abelli) llevados a cabo a nivel mundial $ las concentraciones de indicadores as" como los indicadores determinados 14
como los meores) var"an considerablemente entre los estudios. Bor lo tanto) se debe tener !recauci&n en a!licar directamente relaciones desarrolladas en otras /reas !or *actores como la salud general $ la inmunidad de la !oblaci&n total. 3.2. 'ona de me(cla
En el diseo de emisarios submarinos !ara la dis!osici&n nal de aguas cloacales) tambin se deber/ considerar la denici&n de un gru!o se!arado de est/ndares dentro de una regi&n limitada alrededor de la secci&n del di*usor del emisario submarino. El !ro!&sito de esta 'ona de me'cla es asignar una regi&n limitada !ara la me'cla com!leta del euente con el agua de mar. omo tal) la 'ona de me'cla no es una regi&n +ue cum!la con las normas $ tiene un uso limitado del agua.
Fi&'ra ($ osto de emisarios submarinos
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)$ CRITERIOS DE DISE*O 4.1. )omportamiento *idr+ulico, toma # -ertido.
Bara el c/lculo hidr/ulico de un emisario se debe tener en cuenta las siguientes condicionantes •
•
segurar +ue la velocidad del uo sea alta !ara arrastrar toda de!osici&n de material hasta el *ondo del tubo. Ce no ser arrastrado ser/ necesario reali'ar un lavado con a$uda de bombeo cada cierto tiem!o. (e debe e%!ulsara euente lo m/s homogneo !osible sin +ue el agua marina se introdu'ca al emisario. V
4.2. Protección de la tu!era/ el lastrado # el perfil longitudinal.
El emisario debe ser estable *rente al oleae $ corrientes) a cual+uier !ro*undidad) a lo largo de toda su vida útil. uando un tubo se encuentra en el *ondo marino !uede e%!erimentar *uer'as a causa del oleae haciendo +ue este se mueva de su !osicion original. Bara evitar ello el !eso del emisario sumergido debe ser considerable teniendo en cuenta los !osibles incidentes. demas) el lastrado sirve como base de a!o$o de la tuberia en el *ondo de la 'ana. Pormalmente lo m/s aconseable en el caso de emisarios colocados sobre el lecho marino es la dis!osici&n del mismo en 'ana hasta la 'ona en +ue la ola no rom!e !or *ondo . (i la 'ana es de material no rocoso) se !rotege) bien con escollera) bien ta!ando la tuber"a con el mismo material del *ondo) con suciente es!esor. En 'anas en roca) la tuber"a !odr"a ir recubierta con una ca!a de hormig&n. En la 'ona donde el emisario no va en 'ana) es necesario colocar alguna !rotecci&n sobre l. Esta !rotecci&n !odr"a ser V Escollera. V •
16
• • •
Elementos !re*abricados) algunos a modo de lastres secundarios. V antas de hormig&n. V antas bituminosas.
#a escollera crear"a un di+ue sumergido +ue !rotege al mismo con una o varias ca!as cuando se hacen necesarios ltros intermedios entre la escollera e%terior $ la grava +ue !ueda rodear el tubo. dem/s de la de*ensa *rente a la acci&n del mar) la !rotecci&n es necesaria !ara evitar !osibles acciones accidentales sobre el tubo V • • •
a"da de obetos. V Mm!acto de anclas. V Mm!acto o arrastre de a!areos de !esca.
la hora de denir un !erl longitudinal) normalmente) se busca reducir la altura de tierras sobre la clave !ara +ue los es*uer'os ovali'antes sean m/s !e+ueos $ +ue el volumen a lim!iarr disminu$a. En la 'ona de rom!ientes) sin embargo) habr/ +ue estar atentos a +ue las variaciones del !erl de !la$a no lleguen a dear la tuber"a :al aire;. Bor lo anterior) habitualmente) la altura de tierras es m/s !e+uea +ue en el caso de tuber"as terrestres.
4.3. Dimensionamiento estructural de la tu!era
An emisario submarino debe ser diseado teniendo en cuenta el !roceso de construcci&n del mismo $a +ue durante ste se !roducen es*uer'os +ue condicionan el material) el ti!o de soluci&n) las caracter"sticas mec/nicas de la tuber"a) etc. #a tuber"a deber/ ser ca!a' de so!ortar las !resiones interiores $ e%teriores) as" como las cargas debidas al relleno. #a abolladura !uede condicionar las dimensiones de su !ared. En el caso de vertidos) la di*erencia entre !resi&n interna $ e%terna es mu$ baa) $a +ue el vertido se hace a !oca distancia $) !or tanto) las !rdidas de carga son reducidas. Bor ello) !or condiciones de servicio) el timbrae !uede ser mu$ !e+ueo. (in embargo) las condiciones de *ondeo !ueden e%igir timbraes mu$ su!eriores a los de servicio. uando el vertido se hace a travs de v/lvulas antirretorno $ el mar !resenta marea) !ueden !roducirse sobre!resiones e%ternas +ue den lugar a !roblemas de abolladura. En el caso de tomas de agua) la !resi&n e%terior es ma$or +ue la interior) !or lo +ue se deber/ tener en cuenta el com!ortamiento *rente a la abolladura. El lastrado !uede ser dimensionado !ara +ue *uncione como rigidi'ador) lo cual incrementa la resistencia de la tuber"a *rente a la abolladura. 17
4.4. ocas de *om!re.
Bara la ins!ecci&n de la tuber"a) es habitual colocar bocas de hombre cada 300 m a!ro%imadamente) +ue !ermitan el acceso de e+ui!os e) incluso) de bu'os en el caso de tuber"as de gran di/metro. onviene seali'arlas !ara su */cil locali'aci&n. 4.5. ali(amiento # antiarrastreros.
Bara +ue los barcos no !uedan a*ectar a las !artes m/s sensibles de un emisario tramo di*usor) torre de toma) tramos colocados en el *ondo sin !rotecci&n) normalmente se seali'an con un bali'amiento adecuado $ se colocan elementos antiarrastreros en el *ondo) !ara evitar +ue las artes de !esca !uedan a*ectar a las conducciones. 4.6. a construcción, dragado/ fondeo/ untas # protección.
#a construcci&n de un emisario es com!licada $) !or ello) costosa dado +ue no se trata de una obra !ortuaria) es decir) normalmente no ha$ abrigo del mar) !or lo +ue resulta di*"cil encontrar ventanas de buen tiem!o +ue !ermitan trabaar a las embarcaciones. #a !rimera tarea a eecutar en obra ser"a la eecuci&n de las 'anas dragado. En !aralelo con esto) en tierra se ir/ !re!arando la tuber"a. continuaci&n) se eecuta el *ondeo de la tuber"a. Curante la instalaci&n de la tuber"a) ser/ necesario eecutar untas entre tubos o tramos de tuber"a. -ras la instalaci&n de la tuber"a) ser/ necesaria su !rotecci&n con los elementos anteriormente e%!licados.
4.. Elementos singulares, el difusor # la estructura de toma.
Bara el caso del euente la tuber"a termina en el medio en un tramo di*usor +ue tiene una geometr"a tal +ue origine una correcta diluci&n del euente en el medio +ue le rodea. Gabitualmente consiste en un tramo de tuber"a con el tramo di*usor +ue origina el vertido con un /ngulo de salida com!rendido entre 45 $ 60W con el !lano hori'ontal.
#$ +ENTAJAS DES+ENTAJAS DEL EMISARIO SUBMARINO 5.1. entaas
18
a) Medioambientales •
lteraci&n m"nima del ecosistema $ h/bitat del lugar.
•
Mm!acto visual m"nimo
•
(u!ercie de trabao m"nima $ reducido im!acto ambiental
•
Xolumen m"nimo de tierras removidas
•
Broducci&n m"nima de escombros en com!araci&n al mtodo tradicional de a!ertura de 'anas.
b) Estructurales •
#a construcci&n del emisario !or debao del rom!iente de las olas evita la erosi&n !rovocada !or stas.
•
lta resistencia del revestimiento.
•
cabado interno uni*orme $ meora de las condiciones de uo.
5.2. Des-entaas • • •
Cicultades de construcci&n antenimiento de di*usores Berdida de la calidad de agua en el lugar de lan'amiento o la necesidad de un seguimiento continuo.
$ CALCULO DE LA DILUCION INICIAL
El número de los *en&menos +ue tienen lugar en la 'ona de in$ecci&n es mu$ com!leo) debido al gran número de variables +ue intervienen) a las cuales nos hemos re*erido anteriormente. Po obstante) el estado actual de los conocimientos sobre el tema !ermite calcular la diluci&n inicial con suciente a!ro%imaci&n !ara ) !r/cticamente) cual+uier combinaci&n de dichas variables. An estudio a *ondo de todos los casos +ue !ueden !resentarse con el mtodo de calculo a!ro!iado !ara cada uno de ellos) inclu$endo !rogramas de ordenador) !uede encontrarse en >ui' et al ) 1979. En !rimer lugar) sealaremos +ue todos los vertidos +ue nos interesan son :!ro*undos;) en el sentido de +ue el es!esor de la ca!a de me'cla +ue se *orma en la su!ercie o en la termoclina si este es el caso es bastante mas!e+ue
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Conde G Bro*undidad del medio rece!tor C0 di/metro de los oricios. @0 número de @roude del vertido A0 velocidad de salida del euente Ya densidad del medio rece!tor Y0 densidad del euente
En estos casos) el es!esor de la ca!a de me'cla varia entre 1,6 $ 1,12 de la !ro*undidad total #ee et al )1974 !ero no conocemos ningún estudio +ue !ro!orcione un mtodo !ara calcular dicho valor. El siguiente !ar/metro a considerar es la se!araci&n # entre oricios en el di*usor. (i esta es grande gura 2 )los chorros no interaccionan) se !ueden estudiar aisladamente< solo en lo +ue ser"a el !rinci!io de la 'ona de evoluci&n) habr/ +ue tener en cuenta como se me'clan. medida +ue la se!araci&n entre oricios va siendo menor) los chorros em!ie'an a interaccionarse en su tramo ascendente $ ) si a+uella es mu$ !e+uea) los chorros se unen entre si *ormando una única columna ascendente sobre el di*usor gura = . Cesde el !unto de vista !r/ctico) interesa distinguir tres casos Nricios mu$ se!arados G,# Z 5 D Nricios mu$ !r&%imos G,# [ 80 asos intermedios 5\ G,# \ 80
20
Figura 4. Es+uema de un vertido !ro*undo a travs de un di*usor cu$os
oricios est/n mu$ se!arados. enins) 1979.
Figura 5. Es+uema de un vertido !ro*undo. Nricios !oco se!arados
enins) 1979.
aso (e estudi& el com!ortamiento de un chorro t"!ico considerado aisladamente. El caso mas sim!le de chorro hori'ontal en un medio estacionario con densidad uni*orme ha sido estudiado te&ricamente !or ederHall en1963 ) entre otros. En esos estudios $ los +ue se mencionaran des!us se obtienen simult/neamente) !ara cada !unto del ee del chorro) en sus coordenadas) la velocidad) el angulo de inclinaci&n) la concentraci&n de tra'ador) la densidad $ el ancho del chorro. Ce todos estos resultados) el ma$or inters !r/ctico es la diluci&n en el ee) (m) obtenida dividiendo la concentraci&n de !artida del euente) 0 ) !or la concentraci&n ) m de la me'cla en un !unto del ee situado a una altura $ sobre el oricio de salida< como en el ee la concentraci&n es m/%ima) la diluci&n es la m"nima de toda la secci&n transversal) $ la diluci&n nal ser/ la m/%ima de esas m"nimas) las diluciones calculadas !or estos autores se han re!resentado en la gura 6.
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Figura 6. >esultado de los estudios te&ricos $ e%!erimentales sobre
di*usi&n de un chorro aislado hori'ontal en un medio rece!tor estacionario $ no estraticado #iseth)1976
unto con unas curvas +ue #iseth en 1976 ha austado a los datos e%!erimentales !ro!orcionados !or ederHall en 1963) @ranel ?uming 1965 ) Gansen ? (hroeder en 1968 $ #iseth en 1970. onviene recordar +ue la soluci&n dada !or ederall es la +ue ha ado!tado la Mnstrucci&n es!aola. Pormalmente en los vertidos a travs de emisarios submarinos. El !ar/metro $,C0 S 1,@0 varia entre 1 $ 20 < si nos amos en la gura 6 ) veremos +ue dentro de ese intervalo se !uede su!oner $,C 0 S 1, (m I 3,2) dada la dis!ersi&n de los datos e%istentes. Esto +uiere decir +ue a e*ectos !r/cticos) !uede tomarse como !rimera a!ro%imaci&n
(iendo $ma% la distancia entre el di*usor $ el borde in*erior de la ca!a de me'cla +ue constitu$e el !rinci!io de la 'ona de evoluci&n. Bara valores mu$ altos de $,C0S1,@0) se !uede des!reciar la com!onente hori'ontal de la tra$ectoria $ entonces !uede utili'arse la soluci&n dada !or >ouse) Rih ?Gum!hre$s en 1952
]ue tambin esta re!resentado en la gura 6. 22
Bara los casos mas com!licados ha$ +ue acudir a la integraci&n numrica de las ecuaciones. @an $ Droos en 1969) !ueden encontrarse unos /bacos con variables adimensionales +ue resuelven el !roblema e una descarga con angulo inicial cual+uiera entre 0 $ 90 grados en un medio linealmente estraticado. Girst ) 1972!uede encontrar el !lanteamiento de las ecuaciones !ara estudiar el caso mas com!leo chorro con angulo inicial variable en un medio rece!tor con estraticaci&n arbitraria $ en movimiento. -odos estos casos son anali'ados con detalle en >ui' et al ) 1979.. En el cual se inclu$en los !rogramas de ordenador +ue han sido elaborados en el Qabinete de !licaciones Pucleares !ara la integraci&n numrica de las ecuaciones.
aso D En este caso ) los chorros se unen g. 5 *ormando *ormando una una columnda ascendente sobre el di*usor.. E%!erimentalmente #iseth) 1970 se ha encontrado +ue el !unto de uni&n se encuentra a una altura $ u ) sobre el di*usor) dada !or
Bara $ ^ $ suele hacrsela hi!&tesis de +ue el conunto se com!orta igual +ue si se hiciera una descarga vertical a travs de una ranura de anchura D0I_S C02,4S# $ longitud igual a la del di*usor. e*ectos de c/lculo de (m diluci&n m"nima se su!one longitud innita) con lo cual el !roblema se hace bidimensional. Bara el caso de medio rece!tor no estraticado) una solucion es) (egún >ouse
-eniendo en cuenta la relaci&n +ue e%iste entre D0 $ C0) esta e%!resi&n !uede !onerse en la *orma
#a cual) !ara cada valor de $,#) !uede re!resentarse mediante una recta en la gura 7. En este caso se han re!resentado dos de ellas)
23
Figura . >esultados te&ricos $ e%!erimentales sobre di*usi&n del conunto
de chorros vertidos a travs de un di*usor. edio rece!tor estacionario $ no estraticado #iseth)1976 aso Po vale la hi!&tesis de chorro bidimensional. En este caso ha$ +ue utili'ar el graco de la gura 7) obtenido e%!erimentalmente !or #iseth en 1976) !ara medio rece!tor no estraticado. Po conocemos ninguna e%!eriencia de este ti!o con medio estraticado< !or lo tanto) este caso debe estudiarse utili'ando los mtodos anteriores $ ado!tando alguna hi!&tesis ace!table de su!er!osici&n de e*ectos. onviene hacer notar +ue) hasta ahora lo +ue se calcula en todos los casos es el valor de (m !ara $ Z m/%. Bor encima de $ma% se !roduce un intenso me'clado ) !ero el aumento de diluci&n sobre (mm/%. es !e+ueo. (i se +uiere) !uede tenerse en cuenta haciendo algún ti!o de !romedio entre las concentraciones de los distintos !untos del chorro) !onderadas de acuerdo con sus velocidades.
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Fi&'ra .$ Eem!lo de simulaci&n tridimensional de la diluci&n Qome'?-unica) 1996
/$ EJERCICIOS
(e +uiere !redimensionar un emisario submarino !ara verter al mar el euente !rocedente de una EC> +ue sirve a una !oblaci&n de 30.000 habitantes Le+uivalente situada en una costa arenosa rectil"nea. #as batimtricas son tambin rectil"neas $ !aralelas a la costa. El !erl transversal del *ondo !uede a!ro%imarse !or un tramo recto con !endiente del 5K en los 40 m m/s !r&%imos a la costa) seguido de otro tramo recto con !endiente del 2K hasta el l"mite de la !lata*orma continental. omo !ar/metros caracter"sticos del medio rece!tor !ueden tomarse -em!eratura 15W (alinidad 37 !su -90 !ara coli*ormes *ecales 2 horas (u!oner +ue no ha$ mareas. Ceterminar la longitud del emisario $ los !ar/metros +ue caracteri'an el tramo di*usor nW $ di/metro de las bocas de descarga) se!araci&n entre stas) elevaci&n sobre el *ondo) orientaci&n del tramo di*usor de *orma +ue la concentraci&n de coli*ormes *ecales en las aguas de bao cum!la el criterio im!erativo de la Cirectiva 76,464,EE 2000 Ad,100 ml. (e tomar/ como l"mite de la 'ona de baos una l"nea !aralela a la costa situada a 200 m de distancia de sta # #ongitud del tramo submarino del emisario) desde el arran+ue hasta el !rimer elevador o boca de descarga m. G- Bro*undidad del *ondo del mar en el !unto medio del tramo di*usor m. n Púmero de bocas de descarga L 25
s (e!araci&n entre elevadores m. h0 Elevaci&n de la boca de descarga sobre el *ondo m. ` Fngulo +ue *orma el tramo di*usor con el emisario W =0 Cistancia hori'ontal entre la boca de descarga $ el !unto de surgencia m ='b Cistancia entre el !unto de surgencia $ el l"mite de la 'ona de baos m B>ME> -P-EN # I 2000 m< n I 21< s I 15 m< d I0)15 m< h0 I 1)5 m< ` I 45W /lculos Ciluci&n inicial #- I nL1Ss I 20S15I 300 m G- I 5,100S40 2,100S##- ,2 40 I 2 42)2 I 44)2 m G I G- h0 I 44)2 1)5 I 42)7 m omo s ^ G- ,5) se trata de un di*usor con bocas de descarga mu$ se!aradas. omo adem/s no e%iste estraticaci&n)de la Mnstrucci&n. ] I 7 S 30.000,1000 I 210 l,s I 0)21 m3 ,s ]b I ] , n I 0)21 , 21 I 0)01 m3 ,s a 15W ) 37 !su I 1027)5 g,m3 tablas oceanogr/*icas 0 I 1000 g,m3 g I a L 0,0 Sg I 27)5,1000S9)8I 0)269 m,s2 + I ] , #- I 0)21 , 300 I 0)0007 m2 ,s onsideraremos como direcci&n m/s des*avorable de la corriente la de la m"nima distancia al l"mite de la 'ona de baos) es decir) la !er!endicular a la l"nea de costa. I 45W #- sen I 300S 2 , 2 I 212 m Aa I 0)20 m,s @ I Aa 3 , g + I 0)203 , 0)269S0)0007 I 42)4 0)93 #- @ 1,3 I 0)93S300S42)4 1,3 I 80)0 m D I m/% f212 m) 80 m I 212 m Bara calcular ( $ e ha$ +ue iterar 1 iteraci&n elegimos e0 I G , 4 I 10)7 m. Entonces (1 I 0)089 g 1,3 G e5,3 ]b L2,3 I 0)089S0)245 1,3 S 42)7 10)75,3 S0)01 2,3 I 383 e1 I (1 ] , D Aa I 383S0)21,212S0)20 I 1)90 m 2 iteraci&n (2 I 0)089S0)269 1,3 S 42)7 1)905,3 S0)01 2,3 I 593 e2 I 593S0)21,212S0)20 I 2)94 m 3 iteraci&n (3 I 0)089S0)269 1,3 S 42)7 2)945,3 S0)01 2,3 I 573 e3 I 573S0)21,212S0)20 I 2)84 m 4 iteraci&n (4 I 0)089S0)269 1,3 S 42)7 2)845,3 S0)01 2,3 I 576 #a di*erencia entre (4 $ (3 es des!reciable. Bor tanto tomamos ( I 573 e I 2)84 Bosici&n del !unto de surgencia
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O I 6)3 g ]b, G1,3 I 6)3S0)269S0)01,42)71,3 I 0)25 m,s =0 I O , Aa G I 0)25,0)20S42)7 I 53)4 m ='b I # #- ,2 200 =0 I 2000 300,2 200 53)4 I 1896)6 m om!robaci&n de los obetivos de calidad #as m/%imas concentraciones se dan en el ee de la !luma) !or lo +ue nos interesa calcular la concentraci&n en el !unto de coordenadas = I ='b) R I 0) I 0. dem/s) !or encontrarse el l"mite de la 'ona de baos mu$ aleado del !unto de surgencia !odemos a!licar las *&rmulas sim!licadas !ara calcular @1) @2 $ @3. t I ='b , Aa I 1896)6 , 0)20 I 9483 s I 2)63 horas (u!oniendo +ue estamos en el editerr/neo) tomaremos -90 I 2 horas !ara los coli*ormes *ecales ) +ue constitu$en el contaminante cr"tico en este ti!o de vertido. @0 t I 10 t,-90 I 10 2)63,2 I 0)0484 -omaremos j$ I 0)1 m2 ,s k$ I D2 , 16 2 j$ t1,2 I 2122 , 16 2S0)1S94831,2 I 68)6 m @1 t I 2 _ D , k$ I 2S3)14 S 212 , 68)6 I 1)23 @2 R) t I e%! LR2 , 2 k 2 $ I e%! 0 I 1 -omamos como valor de Gh la media entre las !ro*undidades en el !unto de vertido G- I 44)2 m $ en el l"mite de la 'ona de baos G'b I 5,100S40 2,100S200 40 I 2 3)2 I 5)2 m @3 ) t I e , Gh I 2)74 , 44)2 5)2,2 I 0)111 Bor lo tanto) la concentraci&n en el l"mite de la 'ona de baos ser/ 'bI ='b) 0) 0I 0 , ( @0 t @1 t @2 R)t @3 )t I 0 , 553S0)0484S1)23S1S0)111 N sea 'b I 1)19S10 5 S 0 (i solo e%iste tratamiento !revio) 0 I 108 Ad , 100 ml $ 'b I 1190 Ad,100 ml. (i e%iste tratamiento !rimario) 0 I 5S107 Ad ,100 ml reducci&n del 50K $ 'b I 595 Ad,100 ml. (i adem/s e%iste tratamiento secundario) 0 I 107 Ad ,100 ml reducci&n del 90K $ 'b I 119 Ad,100 ml. En los tres casos se cum!lir"a el criterio im!erativo de la Cirectiva 2000 Ad,100 ml. Po obstante) !ara reducir el coste del emisario deber"an tantearse otras soluciones con emisarios algo m/s cortos hasta cum!lir estrictamente el criterio. Bor otro lado) se deber"a !robar con se!araciones menores entre bocas de descarga !or eem!lo) s I 9 m) $a +ue seguramente se obtendr/n valores mu$ !arecidos de 'b $ as" conseguimos acortar el tramo di*usor.
.$ CONCLUSIONES RECOMENDACIONES •
#os emisarios submarinos !roveen una tecnolog"a eciente) segura $ relativamente econ&mica !ara la dis!osici&n nal de aguas residuales) $ cuando est/n diseados a!ro!iadamente) !ueden alcan'ar los obetivos 27
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de calidad del agua $ minimi'ar los im!actos adversos al ambiente) a la ecolog"a $ a la salud !ública. (in embargo esta conclusi&n no es a!licable ante la !resencia de sustancias t&%icas) !ersistentes o acumulativas. #as !rimeras !or+ue a*ectan la ora $ la *auna com!rometiendo de !aso la ca!acidad de autode!uraci&n del sistema. #as otras !or+ue son inmunes a la degradaci&n natural $ la bioacumulaci&n termina !or anular los e*ectos de diluci&n obtenidos. El emisario submarino es) desde el !unto de vista tcnico) una de las soluciones de tratamiento de aguas servidas menos sosticada) !or ende menos sometido a *allas) lo +ue da garant"as en la o!eraci&n del sistema. nte una situaci&n de des!er*ecto o desastre) se retorna L!or algunas horas o d"asL a la situaci&n de contaminaci&n inicial) descargando cerca de la l"nea de !la$a. El *uncionamiento del emisario no muestra e*ectos secundarios) e%ternalidades o trans*erencia de e*ectos nocivos hacia otros sectores geogr/cos o sociales dado +ue el euente es !rocesado "ntegramente en el sistema !ro!uesto. El /rea de tratamiento natural es un /rea +ue debe ser geomtricamente denida $ dimensionada en cada caso. (u denici&n) conocimiento $ maneo !ueden trans*ormarse en un valioso instrumento de gesti&n ambiental.
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