El presente Manual de Operación está destinado a los servicios de agua potable rural, comités y cooperativas, que explotan y administran este beneficio. beneficio. El Manual es parte de una m odalidad integral de asesoría y capacitación que se brinda a trabajadores del sector rural por parte del Ministerio de Obras Publicas a través de sus Unidades Técnicas. El Manual de Operación es una guía o insumo para que el operador de un servicio servicio complemente la importante gestión que éste brinda a su comunidad. Es necesario tener en cuenta que el agua potable, además de constituir constituir un servicio sanitario básico, se relaciona también con otras problemáticas que afectan al sector. sector. De m odo tal que el cuidado al m edio ambiente, la salud pública o las las nuevas herramientas tecnológicas, tecnológicas, son conceptos que van a la par de una gestión coherente con los tiempos tiempos que corren y con las nuevas políticas que para el sector sanitario san itario rural impulsa el Estado Es tado chileno. Conscientes de la diversidad cultural cultural y geográfi geog ráfica ca que compone nuestro territori territorioo nacional, el Ministeri Ministerioo de Obras Públicas mantiene vigente el com promiso para el desarrollo del sector rural. Esperamos que con la presente guía podamos contribuir a ampliar los los conocimientos conocim ientos sobre la operación de un servicio y sea de utilidad para aquellos trabajadores que tienen a su cargo una tarea tan importante como la operación y mantención de los Servicios Servicios de Agua Potable Rural.
INDICE INDICE PRESENTACION
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INTRODUCCIÓN
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TEMA 1 - INSTALACI INSTALACIONES ONES DE AGUA POTABLE RURAL DEFINICIONES Fuentes de abastecimiento, Captación, Aducción, Impulsión, Tratamiento, Planta Convencional, Filtración, Filtro en Presión Desinfección, A lmac lm acen enam am ient ie nto, o, R ed de D istr is trib ibuc ució iónn , M a triz, tri z, A rran rr anqu quee D om icili ic iliar ario io,, Agu A guaa Potable, Agua Red, Cloro Hipoclorito, Cloro Activo, Solución, Mezcla, Concentración, Cloro Cloro Aplicado, Dema nda de Cloro, Cloro Residual Total, Cloro Residual Libre, Cloro Residual Combinado, UNT, Turbiedad
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• Esquemas gravitacional gravitacional y con elevación elevación
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TEMA 2 - CONTAMINACION Y PROCESO DE DESINFECCI DESINFECCIÓN ÓN • Introducción • Contaminación • Principales causas de la contaminación, Norma s chilenas de agua potable • Proceso de cloración cloración • Preparación solución de desinfección • Dosificación de cloro y análisis de cloro residual • Fallas en equipos dosificadores
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TEMA 3 - SISTEMAS ELECTRICI ELECTRICIOS OS • Introducción, descripción de tablero eléctrico, eléctrico, conservación y mantenimiento mantenim iento • Identificación y descripción elementos componentes • Descripción instrumentos eléctricos • Cartilla de operación • Procedimientos Procedimientos de Detección y C orrección orrección de Fallas
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PRESENTACI N PRESENTACIÓN Antes de abordar los siguientes temas es necesario destacar y agradecer la permanente preocupación que demuestran a diario los operadores y trabajadores del agua potable rural, a lo largo y ancho de nuestro país, porque más allá de ser ésta una labor por la cual se obtiene una remune ración, se está mejorando considerablemente la calidad de vida a miles de personas, evitando enfermedades de origen hídrico, especialmente en niños y ancianos, el sector más vulnerable a éstas. Esta sola reflexión dimensiona la importancia de este trabajo. Y es a través del presente Manual que pretendemos contribuir a mejorarlo. Es necesario destacar que este manual fue elaborado por la Unidad de Agua Potable Rural de la Empresa ESSBIO S.A, la que, contratada por el MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS, realiza las labores de asesoría y supervisión a los servicios de agua potable rural, siendo el presente manual parte de esta asesoría integral desarrollada durante el año 2004. Los temas que se desarrollan en las siguientes páginas han sido seleccionados de un listado de necesidades detectadas en visitas a localidades y a servicios de agua potable rural, por lo que se espera la pa rticipación activa y responsable de cada trabajador. La primera parte trata sobre el conocimiento de las instalaciones de un servicio de agua potable rural. Para esto se hace un recorrido desde la captación hasta la llave instalada en los domicilios, pasando por los equipos de bombeo, las impulsiones o aducciones, los estanques de almacenamiento, redes de distribución y los arranques domiciliarios. Lo anterior permitirá conocer dichas instalaciones y abordar un lenguaje común sobre cada etapa del sistema, y poder, de esta manera, desarrollar en forma práctica la solución de problemas tipo. En segundo lugar, se presenta el tema Desinfección y C loración. Se abordan temas alusivos a la contaminación del agua y por qu é se debe desinfectar, cómo preparar la solución de hipoclorito y la regulación de la cantidad que se aplicará en el equipo dosificador. También se hace una descripción sobre la mantención y limpieza de estos equipos y la determinación del cloro residual libre.
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INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN En la actualidad, una de cada cinco personas en el mundo no tiene acceso a agua potable y una de cada tres no dispone de medio alguno para el saneamiento. En este sentido, las proyecciones no parecen muy alentadoras. Diversos organismos, como la UNESCO, señalan que en unos cincuenta años habrá unas dos mil millones de personas sufriendo la escasez de agua. Nuestro país, pese a que se ubica entre aquellos que poseen mayor disponibilidad del recurso, sólo lo tiene en cierta abundancia desde la Sexta Región hacia el sur. Por el contrario, la disponibilidad de agua desde la Región Metropolitana hacia el norte, es inferior a 1.000 metros cúbicos (m 3 /hab/año), llegando en algunas regiones a 500 m 3 /hab/año, cifras que son consideradas altamente restrictivas para el desarrollo económico de una nación. En este Marco, nuestro objetivo es lograr una gestión sustentable de los recursos hídricos, tendiente, por un lado, a mejorar la calidad de vida de mucha gente que en el modelo económico-productivo global se ha quedado al margen y, por otro, a mejorar la calidad del medio ambiente deteriorado por la contaminación.
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Uno de los principales problemas que ahora enfrentan las sociedades m odernas es la contaminación del agua. Ello se debe fundam entalmente a nuestra forma de distribuir y de consumir el recurso. El agua es un elemento vital que sostiene ecosistemas y actividad humana, compone el 75% de nuestro cuerpo y cubre el 70% del planeta. Es esencial para la producción alimenticia, determina dónde vivimos, qué comemos y si estamos enfermos o saludables, en síntesis, es el fundamento del desarrollo, entendido éste como un bienestar en armonía entre ambiente y ser humano. Y es que ante una situación de escasez de agua la amenaza se cierne sobre tres aspectos fundamentales del bienestar humano: la producción de alimentos, la salud y la estabilidad política y social. Esto se complica aún m ás si el recurso disponible se encuentra compartido, sin considerar el aspecto ecológico. Por esto, la gestión del recurso deberá tender a evitar situaciones conflictivas debidas a escasez, sobreexplotación y contaminación, mediante m edidas preventivas que procuren un uso racional y de conservación. La conceptualización de la conservación del recurso agua debe entenderse com o un proceso que cruza a varios sectores, por lo que la estrategia debe considerar todo: lo económico, lo social, lo biológico, lo político, etcétera.
Lo anterior porque la disponibilidad y la calidad del agua son fundamentales para el alimento, la energía y la productividad. El manejo racional de este recurso es central para la estrategia del desarrollo sustentable, entendido éste como una gestión integral que busque el equilibrio entre crecimiento económico, equidad y sustentabilidad ambiental a través de un mecanismo regulador que es la participación social efectiva. (Dourojeanni 1994: 111-127). La evolución de la historia humana muestra que la dem anda de agua se ve afectada por dos variables, el crecimiento de la población y la elevación en el nivel de vida que está determinada por patrones de conducta que tienden al desperdicio y el abuso en el consumo. La población mundial alcanzó 5 m il millones en 1988, casi el doble de la de 1950. En la actualidad, el incremento es a más de 6 m il millones. En países como Polonia, por ejemplo, la proporción de agua de buena calidad para el consumo hum ano proveniente de su sistema fluvial cayó del 32 al 5% en los últimos 20 años. De hecho, casi 2/3 partes del agua extraída de estas fuentes está tan contaminada que ni siquiera es apta para uso industrial. (Aldama, Gómez, 1996:2) En 1990, el 81% de la población urbana de los Países en desarrollo contaba con servicios de agua potable y el 71% con servicios de alcantarillado, mientras que en el ámbito rural el 63% disponía de agua potable y el 48% de alcantarillado. (Aldama, Gómez, 1996: 7). Como se expresó anteriormente, el agua en la naturaleza está en continuo movimiento. En nuestro planeta existen aproximadamente 1.359.000.000 Km 3 de agua. Alrededor del 97% de esta cantidad, o sea, 1.321.000.000 Km 3 s e encuentra en los océanos y mares. Gran parte del 2,1% restante se encuentra en las capas de hielo y en los glaciares, principalmente en los casquetes polares y, el saldo, más o menos de 0.6 a 0.75% del total está constituido por las aguas en la superficie de la tierra y por las aguas subterráneas.
OCEANOS Y MARES
= 1.321.000.000
Km3
CASQUETES POLARES
=
Km3
28.000.000
AGUAS SUPERF. Y SUBTERRANEAS = 10.000.000
Km3
TOTAL DE AGUA EN EL PLANETA = 1.359.000.000
Km3
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Para formarse una idea de estas magnitudes, se define el volumen de un kilómetro cúbico (Km 3 ), como una caja que posee 1 kilómetro de largo, 1 kilómetro de alto y 1 kilómetro de ancho. Esto representa la cantidad de mil millones de metros cúbicos. Al parecer esto es una enorme cantidad de agua, pero si pensamos que ella debe poder ser utilizada por más de 1.000 millones de habitantes que existen en la tierra y sin considerar el agua p ara las miles y miles de industrias nos podremos dar cuenta que el recurso agua es escaso, por tanto las medidas que debe tomar la humanidad para su protección son urgentes.
CICLO HIDROLOGICO Sabemos que el agua en nuestro planeta presenta un equilibrio dinámico que se consigue mediante una serie de complejas transferencias conocidas com o ciclo hidrológico.
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evaporación desde la tierra 70.000 km2 nieve y hielo 29 millón km 2
precipitación sobre la tierra 110.000 km2
vapor de agua en la atmósfera 13.000 km2
evaporación desde el mar 430.000 km2
lagos y ríos 200.000 km2
escorrentía desde la tierra 40.000 km2
agua subterránea 8,0 millon km2 mares 1,348 millón km2
El océano actúa como reservorio principal, de él se evaporan diariamente alrededor de 875 Km 3 d e agua. Aproximadamente 775 Km 3 regresan al océano por condensación y precipitación, existiendo una transferencia neta de 100 Km 3 de agua que es llevada a la tierra por medio de los vientos. Sobre la tierra caen diariamente 260 Km 3 , de esta cantidad, como lo hemos mencionado, 100 Km 3 c orresponden a aguas llevadas por los vientos del océano a la tierra y 160 Km 3c orresponden a aguas evaporadas anteriormente de la tierra. El ciclo es balanceado por alrededor de 100 Km 3 d e agua vertidos al océano diariamente por medio de los ríos, arroyos y filtraciones de las aguas subterráneas. De lo expuesto, podemos de ducir que los recursos de agua fresca del mundo utilizable para consumo hum ano son limitados ( 0.6 a 0.75 %). Sin embargo, si estos mismos recursos estuviesen uniformemente distribuidos sobre la superficie terrestre, probablem ente no existirían deficiencias de este elemento, pero la naturaleza no actúa en esta forma. En A mérica Latina podemos hallar áreas con grandes excesos de agua tales como la cuenca del Amazonas, que se calcula tiene el 11% del total de las aguas d ulces que se vierten al océano y áreas con deficiencias de agua sum amente agudas tales como las zonas del sur del Perú y del norte de Chile, donde prácticamente no llueve.
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Tema 1
Instalaciones DE AGUA POTABLE RURAL Fuente
Recurso de agua superficial o subterránea disponible para ser utilizada frente a una demanda. Puede ser permanente, intermitente o estacional. Subterráneas: D renes, sondajes, punteras Superficiales: Ríos, canales, lagunas, embalses
Captación
Extracción continua o temporal de agua desde una fuente, de forma que deje de formar parte de los recursos de su área o región. O bien, sea transferida a otra fuente dentro de la misma región.
Aducción
Cañería que conduce el agua desde la fuente al proceso o estanque de almacenam iento en forma gravitacional.
Impulsión
Cañería que conduce el agua desde la fuente al proceso o estanque de almacenam iento mediante bombeo.
Tratamiento
Proceso que permite mejorar la calidad del agua desde su condición natural, para transformarla en potable, es decir apta para el consumo humano. Existen básicamente dos tipos de tratamiento, por una parte el bacteriológico, y por otra el físico químico.
Planta convencional
Este tipo de plantas incluye las etapas de: dosificación de coagulantes, decantación, filtración y desinfección.
Filtración
Remoción de las partículas suspendidas en un cuerpo de agua, mediante el paso del agua a través de una capa de material poroso o a través de una malla apropiada.
Filtración a presión
Proceso para el tratamiento del agua, similar a la filtración rápida sobre arenas, excepto que el agua pasa a presión a través de un sistema cerrado. Sugerido especialmente en aguas con alto contenido de turbiedad o presencia de contaminantes químicos (fierro).
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Desinfección
Tratamiento del agua con el objeto de eliminar, inactivar o reducir los agentes patógenos, con el propósito de lograr una calidad adecuada para usos específicos.
Estanque de almacenamiento Unidad de almacenam iento de agua tratada, en un sistema de distribución. Son comúnmente los llamados estanques. Existen de acero y hormigón armado. Elevados y semienterrados. Los volúmenes m ás usados en el Programa de Agua Potable Rural son entre 25 m 3 y 100 m 3 Red de distribución
Corresponde al conjunto de cañerías, válvulas y piezas especiales por donde circula el agua para su distribución desde el estanque hasta los respectivos arranques.
Matriz
Tubería que une el estanque con la red de distribución. También se denomina de esta manera a las tuberías que componen la red de distribución.
Arranque domiciliario
Conjunto de tuberías y artefactos que conducen el agua potable desde la red de distribución hasta el interior de cada vivienda. Está compuesto principalmente por el collarín, la llave de collar, cañerías de diámetro entre 13 mm y 19 mm. , los bastones, curvas y llaves de paso (2) y el medidor. No forma parte del arranque la llave de jardín instalada a continuación.
Agua Potable
A gua que cumple con los requisitos establecidos en la Norma Chilena Nch. 409 /1, que asegura su inocuidad y aptitud para el consumo hum ano.
Agua Red
Corresponde al agua obtenida en cualquier punto de la red de distribución; un caso particular corresponde al “agua red terminal”, que como su nombre señala, corresponde al agua obtenida desde los puntos más alejados del lugar de almacenamiento, esto es, desde los terminales de red.
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Solución
Corresponde a la unión íntima entre dos o más sustancias de manera tal que no se puede distinguir entre ellas, (disolución).
Mezcla
Corresponde a la unión entre dos o más sustancias, de manera que ellas se puedan distinguir a simple vista. Ejemplos
Soluciones
Mezclas
agua + azúcar agua + hipoclorito agua + alcohol
agua + petróleo agua + tierra agua + tiza
Concentración Corresponde a la mayor o menor cantidad de sustancia que se une con el agua en una solución. Ej: una solución de 10 grs. de sal en 100 cc final de agua representa una concentración de 10 %. 12
Cloro
Elemento químico de formula CL2 que por sus propiedades oxidantes es frecuentemente utilizado en desinfección de aguas. Corresponde a un gas tóxico, corrosivo y altamente reactivo que debe ser manejado por personal preparado con precaución y cuidado.
Hipoclorito
Corresponde a un com puesto de cloro que puede presentarse en estado líquido o sólido, se utiliza en desinfección de aguas. Este compuesto posee propiedades tóxicas y corrosivas, pero en menor intensidad que el cloro gas; se utiliza usualmente para tratar abastecimientos pequeños o medianos.
Cloro activo
Denominación que señala que el agente desinfectante es el cloro, independiente si él proviene de gas cloro o de algún com puesto que lo posea. Cuando se trata de gas cloro se habla de un 100% de cloro activo y cuando es hipoclorito se dice que el porcentaje que corresponde a cloro activo varía entre 5-10-30 ó 70%. Ejemplo: El hipoclorito de sodio líquido utilizado por la Empresa Sanitaria ESSBIO S.A. tiene entre de 10 a 13 % de cloro activo.
Cloro total aplicado
Es la cantidad total de cloro que se aplica a una determinada masa de agua. Se expresa en ppm. o mg/L (ppm: partes por millón, mg/L miligramos de cloro por litro de agua).
Demanda de cloro
Es la diferencia entre la cantidad de cloro a plicado al agua inicialmente y la cantidad de cloro residual total (libre y combinado) que queda al final de un período de contacto específico. Corresponde al cloro consumido o gastado en el proceso de desinfección.
Cloro residual
Formas de cloro existentes en el agua, producto de un proceso de desinfección por cloración, después de que la dem anda ha sido satisfecha Es la suma de cloro residual libre, cloro residual combinado o ambos.
Cloro residual total
=
Ejem plo:1.20 mg /l
=
Cloro residual libre + 0.80 m g/l
+
Cloro residual com binado 0.40 mg /l. 13
Cloro residual libre
Cloro residual existente en el agua en forma de ácido hipocloroso e iones hipoclorito. Es mucho más efectivo que el residuo de cloro combinado. Esta fracción del cloro es la más importante para nosotros, por que ella es la que está normalizada en la NCH 409 OF 84 que exige un mínimo de 0,2 mg/l, para el agua potable. Existen métodos para su análisis mediante equipos comparadores colorimétricos. Como ejemplo, la empresa ESSBIO S.A. lo mide con el comparador colorimétrico HACH CN 66.
Cloro residual combinado Es el cloro que en el agua se encuentra com binado en forma química principalmente con el amoníaco u otros compuestos de nitrógeno orgánico. Es igual a la diferencia entre el cloro residual total y el cloro residual libre.
ESQU EM A SISTEM A G RAVITACION AL Filtro Trat. Físico Quimico Estanque
Captación
A rranque
A ducción
Desinfección Matriz 14 Estanque
Dosificación Desinfectante y Coagulante
Filtro
Arranque
Tablero Impulsión Sondaje
Tema 2
Contaminación y PROCESO DE
DESINFECCIÓN
El agua es uno de los elementos indispensables para el desarrollo y subsistencia del ser humano. Este requiere de ella en cantidad y calidad adecuada, ya sea para satisfacer sus necesidades fisiológicas, como para su uso doméstico, agrícola industrial, etc. El agua es un líquido insípido, incoloro e inodoro. Es un com puesto químico representado por la fórmula H 2 O, la cual indica que es la combinación de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Sin embargo, el agua completamente pura es extremadam ente escasa y difícil de obtener, debido a que es un solvente casi universal y en el que prácticamente todas las substancias son solubles hasta cierto grado. A causa de esta propiedad, el agua se contamina frecuentemente por las substancias con las que entra en contacto. En la Tierra, la mayor fuente de agua está constituida por los océanos y eventualmente toda el agua regresa a estos depósitos. El ciclo del agua es similar al de un gigantesco aparato de destilación, a causa del calor solar, el vapor de agua asciende de las superficies de depósitos de aguas terrestres, formando ocasionalmente nubes cargadas de humedad, las cuales se condensan al ponerse en contacto con corrientes de aire frío y producen lluvia o nieve. La contaminación ocurre desde el momento en que el agua líquida alcanza el estado de vapor hasta que por último es descargada nuevamente al océano.
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CONTAMINACIÓN DEL AGUA Nubes impulsadas sobre la tierra por el viento Contaminación del agua precipitada por efecto del polvo en el aire
La naturaleza de la Agua evaporada de las superficies contaminación depende acuáticas terrestres Contaminación adicional por disolución de minerales y metales en la corteza de las características del terrestre, aguasnegras y residuos industriales territorio sobre el cual se Retorno a la superficie formen las nubes, así acuática para ser repurificada como de las del lugar en que se precipite la lluvia o nieve. El agua de lluvia recogida en lugares remotos de las costas o lejanos de centros industriales, contiene sólo una pequeña cantidad de sales, gases, ácidos o partículas de polvo. La cantidad de estas substancias en el agua de lluvia recogida en la cercanía de ciudades es, a menudo, relativamente grande.
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El objetivo del presente curso apunta a entregar el conocimiento necesario para permitir un adecuado desempeño de todo el personal involucrado en labores de elaboración y control de la calidad del agua potable. A efecto de destacar la importancia que tiene la labor de cada Operador en un servicio de agua potable, recordemos que: “ La cadena más fuerte puede romperse con facilidad si un eslabón es débil”. De ello podemos concluir que de nada vale un buen análisis si él se realiza sobre una muestra no representativa o mal tomada, o a la inversa, la mejor muestra no serviría de nada si el proceso de análisis siguiente es erróneo. Destaquemos las labores de tratamiento y control de calidad del agua potable, tratamiento y control de calidad del agua potable, las que por sencilla que puedan parecernos, merecen la justa y debida importancia en la serie de pasos destinados a producir y entregar un agua potable de buena calidad, máxim e si dicho producto es consumido por la comunidad que nos rodea y nuestra propia familia.
La disponibilidad de servicio de agua potable, acompañado de un adecuado saneamiento, se ha reconocido desde hace bastante tiempo como un requisito y un índice de desarrollo de la población. Esta apreciación adquiere especial relevancia al ser uno de los temas presentes en la discusión de un país que busca el desarrollo integral de su población, poniendo especial hincapié en la erradicación de la pobreza. El Programa de Agua Potable Rural que impulsa el Ministerio de Obras Publicas ha sido desde sus inicios orientado a lograr el desarrollo sustentable de la población.
CONTAMINACIÓN El concepto de contaminación, del cual poseemos una idea intuitiva como ensuciar, degradar, modificar, alterar; es necesario clarificarlo para describir la forma en la cual puede quedar afectada la calidad del agua. Para nuestro propósito nos referiremos a CONTAMINACIÓN d el agua como: “cualquier disminución de la adecuación de la misma para cualquiera de sus usos sean estos reales o potenciales debido a cambios en su calidad causados por el hom bre o la naturaleza” . Por ejemplo, el agua puede contaminarse por la riqueza mineral del terreno que recorre, es el caso del ag ua del norte de C hile la cual puede contaminarse con metales como el arsénico en su recorrido por esa rica zona mineral, residuos industriales que se descargan en cursos de agua. El concepto de CALIDAD guarda estrecha relación con el uso que se desea dar al agua. Las civilizaciones modernas utilizan el agua para muchos propósitos distintos, entre los principales tenemos; uso doméstico, industrial, agrícola, crianza de animales, vida acuática, recreación. Cada uno tiene requerimientos específicos de calidad y a su vez origina cambios en la calidad del agua utilizada. En resumen podemos definir como CALIDAD DEL AGU A: “la presencia o ausencia de su stancias que provoquen una alteración en las características deseables para un uso específico” . Tomemos un ejemplo en el aumento del color que provocan las descargas de las industrias de celulosa, ubicadas en el curso medio de un río, este aumento perjudica el uso que de ella se hace para producir agua potable, pero no altera su calidad para usarla en producción de energía hidroeléctrica o como refrigerante.
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La fuente de agua determina su calidad inherente, el agua de lluvia absorbe gases y vapores de la atmósfera (Oxígeno, Nitrógeno, Dióxido de C arbono) y barre las partículas del aire. Las sales llegan a la atmósfera procedente del rocío marino, la precipitación radiactiva contribuye también con residuos. Al humedecer la tierra el agua adq uiere las propiedades del escurrimiento superficial, con excepción del agua de cisternas, la nieve de las alturas y el hielo glacial. En épocas normales, la composición de los abastecimientos superficiales varía con la topografía y vegetación del área de captación, así como con el uso y métodos de explotación de las tierras. Las partículas, minerales y orgánicas son arrastradas por la erosión, junto con las bacterias del suelo y otros organismos, al mismo tiempo que se solubilizan las sales y otras sustancias; los fertilizantes naturales y sintéticos llegan al agua junto con los residuos de biocidas. Las algas y otros organismos con sus olores y sabores le dan una característica particular a las aguas. La vegetación en descomposición intensifica el olor, sabor y color de las aguas de pantano. En los suelos ricos en m ateria orgánica el agua pierde Oxígeno, absorbe D ióxido de Carbono, se disminuye el pH y se disuelven algunos minerales del suelo. Los carbonatos, sulfatos y cloruros se disuelven en el agua aumentando su dureza, puede solubilizarse también el hierro y el manganeso. 18
Para que el agua sea aceptable y útil para beber, en términos generales, debe encontrarse libre de microorganismos patógenos (que causan enfermedades), de sustancias venenosas que son fisiológicamente indeseables y poseer un adecuado contenido de sales. Pero aún hoy en día, las fallas humanas y mecánicas, ya sean por separado o en conjunto, disminuyen las barreras establecidas contra la infección y contaminan los suministros de agua que por largo tiempo se han reconocido como seguros. Por esto, el cuidado del agua constituye la responsabilidad más esencial e indiscutible de la autoridad, trabajadores sanitarios y la comunidad toda.
Principales CAUSAS DE CONTAMINACION
Las principales causas de contaminación pueden atribuirse a: 1.- Inadecuada explotación de terrenos forestales, que al eliminar la cubierta vegetal del área protectora del terreno, permite que las aguas lluvias corran a alta velocidad provocando una creciente erosión, arrastrando las partículas del terreno hacia los cursos de agua, que trae como resultado fuertes aumentos de turbiedad y contaminación por disolución de sales. 2.- Cuando las fuentes naturales del recurso, superficiales o subterráneas, concentran componentes que pueden resultar nocivos para la salud de la población. Los altos índices de arsénico o la excesiva salinidad del agua, por ejemplo, son problemas muy frecuentes en localidades rurales al norte del país, donde se deben aplicar muchas veces costosos procesos para la producción del agua potable. 3.- Descarga de residuos líquidos procedentes de procesos industriales y domésticos, en forma directa sin ningún tratamiento previo, a cursos de agua utilizados en algunos casos, como fuentes de captación. 4.- Planificación y ejecución de obras sin medición del impacto ambiental que ellas producirán. 5.- Prácticas defectuosas de aplicación de agroquímicos. 6.- Falta de conciencia ecológica, que se ve reflejada en una actitud desaprensiva, despreocupada y acomodaticia a todo nivel, que nos induce a creer que la contaminación no es problema nuestro sino de los demás.
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Normas CHILENAS PARA AGUA POTABLE En forma previa, es necesario definir el concepto de “ NORMA DE CALIDAD ”; ello se refiere a: “cualquier regla más o m enos permanente, amplia y obligatoriamente aplicable que establece la autoridad, donde se indica los límites de las alteraciones (impurezas) que pueden ser permitidas o aceptadas como co mpatibles respecto al uso específico que se desee dar a la misma ”. Debemos destacar que estas normas están basadas en los conocimientos científicos más avanzados que se dispone, y a medida que dichos conocimientos se incrementan las normas pueden ser modificadas, como también son adecuadas a la realidad socioeconómica de cada país o región. La calidad del agua cruda en nuestro país está regulada por la Norma Chilena 777 Of. 71 , y tiene la siguiente denominación: “Agua potable. Fuentes de abastecimiento y obras de captación. Terminología. Clasificación y requisitos generales”. Entre los aspectos de calidad establece una tabla de clasificación de las aguas crudas basada en parámetros físicos, químicos y microbiológicos, determinando tres clases de aguas: Agua de buena, regular y deficiente calidad.
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El agua potable está regulada por la Norma C hilena 409 Of. 84. que establece los requisitos físicos, químicos, m icrobiológicos, radiactivos, y de desinfección que tiene que cumplir, como también los tipos de control y la frecuencia con que se deben ejecutar.
Norma Chilena oficial NCH 409 OF 84 “AGUA POTABLE. PARTE 1, REQUISITOS”, p resenta descripción de términos generales y describe los requisitos físicos, químicos, radiactivos, bacteriológicos, de pes ticidas y desinfección; que debe cumplir un agua para ser con siderada “POTABLE”. Norma Chilena oficial NCH 409 OF 84 “AGUA POTABLE. PARTE 2, MUESTREO”, p resenta una descripción de términos y se ñala las frecuencias, cantidades y técnicas de muestreo necesarias para verificar mediante análisis que cada uno de los requisitos que se exigen en la parte 1 se estén cumpliendo. Por otra parte también la producción de agua potable está regulada por el Decreto Supremo 735 d el 7 de N oviembre de 1969 del M inisterio de Salud y sus posteriores modificaciones, que aprueba el Reglamento de los servicios de agua destinados al consumo humano.
En síntesis, este decreto establece, de acuerdo con la calidad de las aguas de abastecimiento, los distintos tipos de tratamiento a que debe someterse el agua cruda para hacerla potable, disposiciones que deben cumplir los servicios de agua potable, calidad del agua potable, control de calidad, cantidad de agua potable que los servicios deben producir, infraestructura que debe contar un servicio de agua potable (estanques, cañerías, etc.), de los operadores y de las sanciones. Además este decreto faculta al Servicio de Salud para controlar el cumplimiento del “Reglamento de los servicios de agua destinados al consumo humano”, y algo muy importante es que establece la responsabilidad de los Administradores de un servicio de agua potable, según señala textualmente el artículo 27: Los Adm inistradores de los servicios de agua potable serán personalmen te responsables ante la autoridad sanitaria, en los casos en que los operadores u otros empleados de estos servicios sean sorprendidos falseando muestras de agua destinadas a análisis bacteriológicos, falsificando el resultado de cloro residual o de yodación, fluoración u otros o incurriendo en cualquiera otra falta que signifique incumplimiento del presente decreto o que perjudique en cualquier forma las condiciones higiénicas del agua entregada a los consumidores.”
La contaminación del agua entonces será cualquier diferencia de un parám etro, respecto de la Norma respectiva. La contaminación del agua se puede clasificar de la siguiente manera: a.- Física
Es aquella que se considera como la presencia de cuerpos sólidos de diferentes tamaños y naturaleza y que dan origen a turbiedad, color, sabor, olor, etc.
b.- Química
Es la producida por algún elemento quím ico que, dependiendo de su concentración, puede ser tóxico.
c.- Bacteriológica
Esta es causada fundamentalmente por microorganismos patógenos (que producen enfermedades)
Ejemplos: a.- Física
Turbiedad, Color, Sabor, Tem peratura, Sólidos, etc.
b.- Química
Fierro, Manganeso, Arsénico, Plomo, Cianuro, Mercurio, etc.
c.- Bacteriológica
Bacterias, virus, protozoos, parásitos, etc.
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Proceso DE CLORACIÓN Todo proceso obedece a un objetivo, en este caso, nuestro objetivo es entregar agua exenta de contaminación bacteriológica. Para ello es necesario establecer una con stante aplicación de cloro (hipoclorito de calcio) que permita, por una parte, eliminar las bacterias presentes en nuestra agua, y por otra, mantener una cantidad de cloro residual libre, que pe rmita asegurarnos la ausencia de aquellos organismos patógenos y qu e son reducidas por el cloro. En nuestro país, el término cloración s e usa como sinónimo de desinfección, pues es el cloro en forma de gas o líquido, es el agente desinfectante usado com únmente. Existen otros desinfectantes meno s usados tales como el yodo y los rayos ultravioletas. La cloración es el proceso que hasta ahora reúne mayores ventajas al ser eficiente, de bajo costo, fácil de aplicar, su presencia se pued e medir con métodos simples. Tiene algunas desventajas, como ser corrosivo, y en algunos casos pu ede producir intoxicaciones o lesiones de gravedad a las personas que lo operan sin las precauciones necesarias. Según la dem anda, el cloro es usado en las plantas con altos niveles de producción en la forma de gas, lo que lo hace bastante más peligrosa su m anipulación. En las plantas de los sistemas de agua potable rural se usa en forma de hipoclorito de calcio o de sodio. La eliminación de los organismos patógenos no es instantánea, y requiere de un tiempo de contacto con el agua, además de una mezcla uniforme con ésta, es decir debe generarse la misma cantidad de cloro en toda el agu a tratada. 22
La concentración del desinfectante (dosificación), y el tiempo de contacto, están relacionados con el grado de contaminación del agua fuente. Menores concentraciones necesitan un mayor tiempo de contacto. La turbiedad aminora el efecto del cloro, porque las partículas en suspensión permiten ocultar bacterias y evitar un contacto directo con el cloro y su efecto bactericida. Por otra parte, la temperatura del agua influye en la velocidad de reacción del cloro. Temperaturas más elevadas acortan el tiempo de desinfección y viceversa. El pH también influye en la acción desinfectante del cloro, reduciéndose el accionar a m edida que el ph se aumenta. L a naturaleza y concentración de los organismos a ser destruidos pueden ser impo rtantes sólo en los casos de existir una gran cantidad. Los indicadores de contaminación son la e xistencia o ausencia de algunas familias de bacterias, que son las más resistentes a ser eliminadas. Estas son de la familia de los coliformes como por ejemplo Eschericha Coli, Enterobacter, Klebsiella y Citrobacter. Estas son las bacterias cuya existencia se determina en los análisis que se realizan en los laboratorios, y su ausencia indica que no existen otras bacterias patógenas, porque estas últimas m ueren antes que las de la familia coliforme.
Preparación DE SOLUCIÓN DE DESINFECCCIÓN El desinfectante más usado es el hipoclorito de calcio granulado, por lo tanto, estas instrucciones se refieren a este producto, el que se entrega en el mercado a granel (en tambores 36, 50, 75, 100, 150 y 200 Kg.), y envasado en bolsas plásticas de 400 gr. La adquisición debe considerar que el producto pierde sus propiedades en el tiempo, por lo que no es recomenda ble tener un stock mayor a 36 Kg., que es la cantidad que en promedio se gasta en tres meses.
Los pasos a seguir son los siguientes: 1. Cada localidad debe disponer de d os envases de plástico o fibra de vidrio de 75, 100 ó 200 litros de capacidad, lo que está con relación a la cantidad de cloro por aplicar y el caudal de producción de la planta. Uno de estos envases se utilizará sólo para preparación y el otro para la dosificación . 2. Antes de iniciar la preparación de la solución, el operador debe protegerse con guantes de gom a, mascarilla o lentes protectores de ojos y pechera de PVC, a fin de evitar accidentes. 3. Luego debe lavar con abundante agua el estanque de preparación, evitando que queden restos de preparaciones anteriores. 4. Incorpore agua hasta la mitad del estanque de preparación, y luego agregue (salvo excepciones) las siguientes cantidades de hipoclorito de calcio. CAPACIDAD DEL ESTANQUE (lts)
BOLSAS DE 400 gr HIPOCLORITO
75 100 200
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5. Agite durante cinco minutos con una paleta de m adera exclusivamente dispuesta para esta tarea. 6. Luego agregue agua hasta llenar el estanque, evitando el rebase de éste. Agite nuevamente durante dos minutos para homogenizar la mezcla. 7. Deje reposar esta solución a lo menos por seis horas. 8. Después de esta operación la mezcla ya está preparada, no vuelva a agitar la mezcla . 9. Al término de ese tiempo, se formará en el fondo del estanque un residuo (concho), y en la superficie una delgada capa (especie de nata). Aparte con la paleta la capa superficial, y extraiga con un jarro plástico el líquido (que debe tene r un color amarillo), y deposítelo en el envase de dosificación. Realice esta operación hasta que el concho empiece a levantarse. Deje reposar por media hora hasta que el residuo de nuevo esté depositado en el fondo. Realice esta operación hasta que no sea posible extraer líquido sin residuo.
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IMPORTANTE IMPORTANTE • Del estanque donde preparó la mezcla sólo trasvasije la solución al estanque de dosificación. Por ningún motivo cambie la manguera o la válvula de dosificación al estanque de preparación.
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• No espere que se termine la solución para preparar otra, adelántese al término de esta situación, de acuerdo con su experiencia, y en lo posible un día antes. • Los residuos de calcio de la mezcla que se acumulen en ambos envases, deposítelos en un hoyo cavado exclusivamente para esto. • Las medidas recomendadas evitarán accidentes, obstrucción de los equipos dosificadores, altos costos de mantención y entrega de agua no apta para el consumo. • Para evitar accidentes, uso el equipo de seguridad compuesto por pechera de PVC, guantes de goma, protector de los ojos y ojalá de cara y protección de vías respiratorias
Dosificación de CLORO Y ANÁLISIS DE CLORO RESIDUAL La cloración consiste en agregar al agua una dosis adecuad a de cloro, logrando una mezcla homogénea, el que deberá eliminar las bacterias, quedando un remanente de cloro para asegurar que existe cloro para enfrentar nuevas contaminaciones. Este remanente, en la actualidad, se considera no debe ser inferior a 0,40 ppm ó mg/lt. Este remanente se denomina Cloro Residual Libre . El control del proceso de cloración es fundamental para asegurar una eficiente desinfección del agua, por tal razón, los operadores deben dedicar especial atención en controlar el cloro residual libre todos los días del año. La o peratoria para este control es la siguiente: a. Elegir el domicilio en que se desea hacer un muestreo el agua potable, anotando la dirección, fecha y hora de la toma de muestra. Este domicilio debe cambiar, y preferentemente debe estar ubicado en terminales de red. b. Elegir la llave de mayor uso y más cercana a la red. Recuerde que lo que se debe determinar es la cantidad de cloro en la red. c. Abra la llave completamente y deje correr aproximadamente un minuto. Transcurrido ese tiempo, cerrar un poco la llave, logrando un hilillo con flujo constante. d. Con el agua a mue strear, lave ambas cubetas o tubos de ensayo del comparador, asegurando que no queden residuos de m uestras anteriores. e. Tome una almohadilla de DPD (reactivo) de un extremo y golpéela contra algo sólido. Repita esta operación, pero tomando la almohadilla por el otro extremo. Luego corte un extremo con el cortaúñas dispuesto sólo para estos casos. f. Llene ambas cubetas hasta la línea de aforo (5ml), colocándolas en los compartimentos respectivos del equipo comparador. g. Agregue el reactivo en la cubeta B de la figura en página siguiente y una vez tapada, agite la cubeta. Si el agua m uestra tiene cloro residual libre, el volumen de agua en la cubeta debiera adquirir un tono rosado. h. Compare los colores de ambos visores hasta que éstos se igualen, y lea inmediatamente el cloro residual libre, indicado en el semicorazón indicador de cloro. Si el color de la muestra se ubica entre dos lecturas, se adoptará el valor medio entre estas lecturas.
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IMPORTANTE IMPORTANTE • Diariamente se debe cambiar el lugar de muestreo, prefiriendo en lo posible los puntos más alejados del punto de aplicación de cloro ó en terminal de red. • En caso de que la muestra entregue un valor menor a 0.4 ppm, repita el procedimiento en la vivienda vecina. • El cortaúñas se usa sólo el procedimiento explicado. • Anticípese al agotamiento del stock de reactivo e hipoclorito. Solicite oportunamente al Directorio del Comité su adquisición. Recuerde que existe un importante espacio de tiempo entre la compra y la llegada de los productos a su com unidad, y lo más imp ortante, recuerde que Ud. no puede entregar agua sin clorar .
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Equipo Comparador De Cloro Tipo Hach
CUBETAS
VISORES PARA COMPARACION
XCEDR
INDICADOR CLORO
0.4
Fallas en un EQUIPO DE CLORACIÓN Para lograr un eficiente proceso de desinfección es imprescindible que el funcionamiento de nuestro clorador sea óptimo. Ello implica una periódica revisión de su estado y operación. En este capítulo nos ocuparemos de aplicar pequeños consejos que nos permitirán el logro de lo anterior. Recuerde siempre q ue el equipo tiene un costo importante
Las tareas por realizar se pueden agrupar de la siguiente manera: a. MANTENCIÓN Y LIMPIEZA EXTERIOR: • Fije y reapriete los tornillos de anclaje del equipo, así evitará la excesiva vibración de éste e inclusive su caída. • Nunca apoye algún elemento sobre el equipo, tal como herramientas, utensilios, papeles u otros. • Elimine filtraciones o goteras con suaves aprietes con las manos de válvulas o m angueras. No use herramientas como llaves para esta labor. • Periódicamente pase un paño limpio y húmedo por sobre el equipo y mangueras, eliminando el polvo y partículas extrañas. • Si debe reponer mangueras, en lo posible use siempre aq uellas del tipo transparente, de la medida y para la presión adecuada. Para comprarla, solicite la asesoría de personal técnico especializado, o lleve un trozo de la original para compararlas.
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b. MANTENCIÓN Y LIMPIEZA INTERNA: Las siguientes instrucciones se recomienda realizarlas trimestralmente con asesoría de personal técnico especializado. En caso de una emergencia, proceda cuidadosamente con la siguiente pauta:
la
Procedimiento sin desacoplar las válvulas: Disponga para este procedimiento de dos baldes o recipientes de plástico de cinco litros, éstos deben ser nuevos (nunca usar recipientes provenientes de origen desconocido). Uno de ellos debe ser usado exclusivamente para el disolvente químico o detergente, que para este caso recomendamos el producto DISOLGAN, de marca GANCO, que es un ácido inhibido. Disuelva medio litro del producto en tres litros de agua potable, luego sumerja la válvula de inyección y válvula de pie con sus respectivas mangueras en el tiesto con la solución, y opere en forma manual el equipo clorador, haciéndolo funcionar por un espacio de diez minutos. (VER SIGUIENTE FIGURA). Una vez realizada la operación, llene el otro recipiente con agua potable, e introduzca las mismas válvulas y mangueras y haga funcionar el clorador en forma manual por otros cinco minutos. De ser necesario repita las operaciones descritas. Con esta operación, su equipo quedará limpio y en condiciones de seguir funcionando. Si no dispone del producto DISOLGAN , puede usar como sustituto vinagre de uso en las comidas sin disolver, este producto es menos eficiente, por lo que será necesario repetir la operación varias veces y por un tiempo m ayor.
Precauciones: 28
Para el trabajo descrito, deberán tomarse las siguientes medidas: • Desconectar el modo de planta automática, seleccionando el modo manual. • Operar el equipo dosificador en forma manual. • Desacoplar cuidadosamente las válvulas de pie y de inyección indicadas en la figura. • La solución química puede ser usada en varias oportunidades. Guárdela en un envase de vidrio con tapa hermética. • Durante el proceso, mantenga las puertas y ventanas abiertas para ventilación de los gases producidos en la tarea. • Use sus implementos de protección personal. • La operación no debiera ocupar más de una hora, realícela en un horario de poco consumo y con el estanque lleno. • Para acoplar y desacoplar las válvulas hágalo suavemente y sólo con las manos, no use herramientas.
Procedimiento desacoplando las válvulas: Esta operación se realiza de acuerdo con la siguiente pauta: • Tome las mismas precauciones detalladas en el capítulo anterior. • Vierta un litro de DISOLGAN en un recipiente plástico sin agregar agua. Como alternativa puede usar vinagre com ún sin diluir. • Desacople la válvula de pie y la manguera respectiva. Sumerja ambos elementos en el recipiente durante tres minutos. Pasado ese tiempo, saque estos elementos y lávelos con abundante agua potable. Luego instale la válvula y su respectiva manguera, verificando la correcta orientación de la válvula indicada generalmente con una flecha. • Posteriormente realice la misma operación con la válvula de entrada al cabezal, es decir, sáquela, sumérjala en el recipiente con producto lávela y después instálela verificando su correcta posición. • Luego realice idéntica operación con la válvula de salida del cabezal.
IMPORTANTE IMPORTANTE No desacople todas las válvulas y mangueras de una so la vez. La experiencia nos indica que generalmente se produce confusión con estos elem entos y se instalan erróneamente con serios problemas de funcionamiento del equipo.
• Para el caso de mangueras y cabezal incorpore DISOLGAN al interior de ellos con una jeringa, enjuagando posteriormente con abundante agua, para luego armar ordenadamente. De esta manera, el equipo está en condiciones de operar normalmente.
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c. ELIMINACIÓN DE BURBUJAS: Una de las fallas más frecuentes en el funcionamiento de los dosificadores es la producida por la presencia de burbujas de aire en las mangueras, cabezal y válvulas. Esta falla debe corregirse de inmediato, ya que produce serios inconvenientes en el funcionamiento del equipo.
Son causales del ingreso de aire al cabezal: • El descuido en la operación del sistema, al permitir que baje el nivel de la mezcla de cloro a un nivel inferior a la entrada del líquido por la válvula de pie, o porque esta válvula de pie se levante sobre el nivel de la solución de cloro. • El descuido el operador al efectuar el trasvasije de la solución desde el estanque de preparación al de dosificación con el clorador funcionando. • El descuido del operador al no habe r realizado, después de la mantención o limpieza interior, una eliminación del aire interior. • Por mal apriete de la válvula de entrada al cabezal o por deterioro de la manguera de succión.
Cómo se presenta la falla: 30
a. Se observa una burbuja de aire en la manguera de succión, la que inevitablemente llegará al cabezal, instante en el que e l equipo deja de inyectar la solución, impidiendo la desinfección del agua. b. Para detectar si el equipo está inyectando la solución, tome la manguera de inyección con la yema de los dedos para verificar las pulsaciones del equipo. Si está inyectando, sentirá fuertes palpitaciones. Al contrario, si no percibe las palpitaciones, el equipo no está inyectando.
Solución de la falla: a. Detener el equipo clorador. b. Soltar la tuerca que fija la manguera de inyección con la válvula de inyección. c. Sacar el extremo libre de la manguera hacia un lugar donde no provoque problemas al eyectar solución (ojalá hacia el exterior de la caseta de cloración). d. Haga funcionar el clorador durante algunos segundos, verificando que se hayan eliminado las burbujas de la manguera y del cabezal. e. Detenga el clorador e instale la manguera de inyección en la válvula de inyección, apretando con las man os. f. Ponga en funcionamiento el clorador en forma normal, verificando las pulsaciones indicadoras de una adecuada inyección. g. De no funcionar en forma normal, repetir la operación. 31
RECOMENDACIÓN: Verifique periódicamente el funcionamiento de su equipo clorador (al menos cada dos días)
d. REPOSICIÓN DE FUSIBLE: En algunas oportunidades se interrumpe el funcionamiento del equipo al no producir movimiento en el motor, y estando con suministro normal de energía en la planta. En este caso, detenga el funcionamiento de la planta y verifique en forma visual el estado del fusible del equipo dosificador, comprobando si la barrita metálica o filamento no está quemado, cortado o suelto. En el caso de que esto suceda, reemplace el fusible dañado, por lo que debe disponer siempre de uno de repuesto. No intente reparar la falla reparando el fusible averiado con alambre, pues el fusible es una protección del equipo, y reponerlo de forma inadecuada puede producir un daño mayor, como quemar la tarjeta o el motor del mismo.
IMPORTANTE IMPORTANTE • Nunca olvide que el fusible es una protección del equipo clorador. • El repuesto del fusible debe ser de iguales características que el original, expresándose sus ca racterísticas en am peres y el largo y diámetro del mismo. 32
Manguera de inyección
Válvula de salida al cabezal
Válvula de inyección Difusor
EQUIPO CLORADOR
Válvula de entrada al cabezal
Manguera de succión
SISTEMA DE DOSIFICACIÓN ESTANQUE DE DOSIFICACIÓN
Válvula de pie o de succión
Tema 3
Sistema Eléctrico EN LAS INSTALACIONES DE AGUA POTABLE RURAL
INTRODUCCIÓN El objetivo del presente capítulo es entregar los conocimientos básicos necesarios para permitir un adecuado desem peño de los operadores de sistemas de agua potable rural para entregar un normal abastecimiento de agua potable a la comunidad, y además adquirir un criterio para diagnosticar las posibles fallas. Nos concentraremos en este capítulo que hemos denom inado Tablero Eléctrico, a describir e identificar los elementos que lo componen, siendo de gran importancia que los O peradores logren dominar este tema, para posteriormente profundizar en temas com o la mantención preventiva y el reemplazo de elementos de estos tableros. Energía eléctrica es la que permite hacer funcionar una máquina eléctrica. Esta energía es proporcionada por distintas empresas distribuidoras, las que tienen la obligación de entregar un suministro con un voltaje regular y en la potencia que se ha contratado.
DESCRIPCION DE UN TABLERO ELECTRICO Básicamente el Tablero Eléctrico es un componente de una instalación que contiene la mayoría de los elementos eléctricos que hacen posible el funcionamiento de un equipo, que en nuestro caso son principalmente los equipos motobomba y bombas dosificadoras.
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CONSERVACIÓN Y MANTENIMIENTO El módulo o caja metálica debe estar pintado y libre de óxido, como así mismo la puerta y cerradura deben accionarse fácilmente. Para realizar la limpieza previamente se debe desconectar la energía mediante el interruptor que se encuentra en el em palme, que es la caja que se encuentra en el medidor de e nergía eléctrica. Periódicamente se debe reapretar todos los tornillos, cuidando de hacerlo sin causar daño a los elementos. Para esto se debe usar un atornillador de la medida adecuada y su punta debe corresponder al diseño de la cabeza del tornillo.
IDENTIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUE CO MPONEN UN TABLERO.
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• Interruptor automático termo magnético • Interruptor diferencial • Contactor magnético • Relé guardanivel • Relé de asimetría • Relé térmico • Botonera • Luces piloto • Selector de voltímetro • Selector manual – autom ático • Condensador • Partidor monofásico • Presóstato
DESCRIPCIÓN DE ESTOS ELEMENTOS: a. INTERRUPTOR AUTOMÁTICO TERMO MAGNÉTICO: Generalmente un tablero eléctrico contiene más de un interruptor termo magnético. Su función es proteger a personas y equipos. De acuerdo con la m agnitud y a la rapidez de crecim iento de la corriente eléctrica, puede desconectar la energía en forma automática, ante una eventual falla de sobrecarga o cortocircuito en el circuito que éste protege; siendo posible además su desconexión en forma manual.
b. INTERRUPTO R DIFERENCIAL: Este elemento tiene la función de asegurar la protección de personas contra los riesgos de la corriente eléctrica en baja tensión, como consecuencia de un contacto indirecto o directo. Ante una falla de resistencia de aislación en la instalación que se protege, desconecta en form a automática. Se repone sólo m anualmente.
c. CONTACTOR MAGNÉTICO: Este elemento es un dispositivo de coman do de fuerza, se utiliza para conectar y desconectar un equipo bajo carga, es decir, conecta y desconecta en presencia de energía eléctrica. En ese momento, se genera un arco eléctrico entre los platinos al hacer puen te o cerrar el circuito en términos eléctricos. Para su funcionamiento requiere de e nergía eléctrica que alimente la bobina de un electroimán, el que con sta de una parte fija y otra móvil, que es la que se desplaza para cerrar o unir amb os contactos. En la aplicación de comando de fuerza de un motor, los contactos del contactor magnético permanecen normalmente abiertos por la acción de un resorte, cuando la bobina está desenergizada. No opera manualmente, sólo a través de un circuito de control.
d. RELÉ GUARDANIVEL: Es un dispositivo que se utiliza para mon itorear, es decir, vigilar el nivel de agua de algún depósito. Dependiendo del caso de la aplicación, puede ser un elemento de control y/o de protección. Este elemento está formado básicamente por tres componentes físicos: • Relé, q ue normalmente se instala en el tablero eléctrico. • Tres Sensores o Electrodos Sumergibles, q ue se instalan en el depósito con agua. • Cables Eléctricos , q ue transmiten la señal de control entre relé y electrodos. Es de suma importancia que estos elementos se encuentren en buen estado de conservación y funcionamiento. Si los electrodos se instalan en un estanque, la función del relé es ordenar las partidas y paradas en forma automática de la bomba, para mantener con agua el estanque de manera que permita un adecuado sum inistro. Si el estanque se llena, el relé ordena la parada del equipo motobomba, y cuando el nivel de agua desciende hasta la mitad del estanque, en este caso el relé ordena la partida del equipo. Si los electrodos se instalan en un sondaje o poz o, su función es proteger a la bomba p ara evitar que ésta funcione en vacío, esto es sin agua, en cuyo c aso la bomba sufriría graves daños. En cualquiera de los dos casos, es de mucha importancia el buen estado de todo este circuito, compuesto por el relé, los cables y los sensores.
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e. RELÉ DE ASIMETRÍA: Este es un dispositivo que se utiliza para monitorear la calidad de la energía que entregan las líneas trifásicas d e distribución que pertenecen a la Empresa Eléctrica. Se instala en el tablero eléctrico y su función es proteger toda la instalación eléctrica de la planta elevadora, especialmente los equipos trifásicos, de fallas producidas fuera de las instalaciones pero que repercuten en las instalaciones interiores. La falla más frecuente es la asimetría, que consiste en que los voltajes de línea de la red pública tienen valores muy distintos, una línea con respecto a otra por sobre el 15% del valor nominal. (Ejemplo: Mientras una tensión de línea tiene 380V, otra tensión de línea tiene 320V.) Cuando se presenta este tipo de falla, este elemento desconectará todo el control y los circuitos de fuerza de la instalación en forma automática. Sólo volverá a conectar una vez que desaparezca la falla en las líneas eléctricas. No se puede intervenir manualmente el d ispositivo y sólo se regula entre el 7% y el 10% en condiciones normales.
f. RELÉ TÉRMICO:
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Es un dispositivo que se instala en e l tablero eléctrico, normalmente en serie con un contactor de red o alimentación al m otor. Su función es proteger en forma exclusiva al motor de una sobrecarga o aum ento de la corriente eléctrica que consume el motor. una reconexión ma nual y automático, no obstante, en instalaciones de agua potable rural se utiliza la reconexión manual. Cuando opera este dispositivo se enciende una luz piloto que avisa la falla y al mismo tiempo, dispone en el cuerpo del relé una señal del disparo, es decir que podem os distinguir cuándo el relé ha actuado. Para reponer la energía, basta pulsar un botón, que norma lmente es de color azul. Si luego que se repone el térmico, vuelve a operar el relé, entonces se deberá dar aviso a personal de mantención para revisar el equipo. No conviene insistir más de una vez en la reposición, porque se corre el riesgo de provocar un daño mayor al equipo. Su regulación consiste en ajustar entre 1,5% a 2,0% de la intensidad de corriente medida con instrumento en la línea donde se encuentra conectado.
g. BOTONERA: Este elemento se instala en el tablero eléctrico y normalmente es de acceso directo para el operador, es decir, se instala en la puerta del gabinete. Su función es permitir controlar en forma manual, la partida y parada del motor, para ello es necesario que el selector manual / automático (M-0-A) esté en posición manual.
h. LUCES PILOTOS: Se instalan en la puerta del tablero. Su función es señalar las condiciones de operación de la planta, estado de los equipos y señalar las fallas cuando éstas se presen tan. Es importante verificar el buen estado de las ampolletas, pues estar quemadas no cumplirá con su objetivo, en cuyo caso deben reemplazarse por una similar.
i. SELECTOR DE VOLTÍMETRO: Sólo se instala en la pue rta del tablero eléctrico de sistemas trifásicos. Su función es obtener las lecturas de voltaje entre líneas y voltaje entre las fases y el neutro. Normalmente es de siete posiciones, tres para voltajes de líneas, tres para los voltajes de fases y una posición intermedia sin medición, para dejar fuera de servicio el voltímetro. Es importante registrar diariamente estas lecturas en un cuaderno dispuesto para ello, para detectar problemas de regulación de voltaje en el suministro de energía. Se sugiere realizar tres mediciones diarias en el caso que el sistema presente síntomas de falta de regulación (Ejemplo: En la mañana 400 V, en la tarde 380 V y en la noche 350 V), de no presentarse estos problemas basta realizar una sola medición diaria.
j. SELECTO R MANUAL – AUTO MÁTICO: Como su nombre lo indica, es un selector de tres posiciones que permite seleccionar la manera como funcionará el sistema: En Modo M anual / Fuera de Servicio / Modo Automático ( M – 0 – A ). El sistema normalmente debe funcionar en forma automática y en emergencia o situaciones especiales como toma de muestras, por ejemplo, debe trabajar en forma m anual.
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k. CONDENSADOR: Es un elemento que se instala al interior del tablero eléctrico, especialmente en instalaciones eléctricas trifásicas. Estos dispositivos tienen la función de g enerar energía reactiva de sentido inverso a la consumida por la instalación. Al instalar condensadores, se reduce el consumo total de energía (activa + reactiva), con lo cual se obtienen importantes ventajas, entre la que se destaca, me joran el factor de potencia de la instalación y por ende se evitan multas o recargos en la facturación por suministro de energia reactiva. En las instalaciones eléctricas monofásicas de fuerza, además de compensar la energía reactiva se utilizan para la partida de los motores.
l. PARTIDOR MONOFÁSICO: Es un elemento que se instala al interior del tablero eléctrico. Físicamente es una caja o módulo en el que están insertos todos los elementos de control necesarios para el arranque y funcionamiento del equipo motobomba, tales como condensadores, protecciones de sobrecarga, relé de partida, interruptor, luz piloto y regleta de conexiones.
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m. PRESÓSTATO: Este es un elemento de control del tipo electro-hidráulico que se usa en aquellos sistemas de agua potable rural en que el estanque de regulación está muy distante del equipo motobomba y/o tablero eléctrico. Se instala en la tubería de impulsión con una llave en serie para permitir su aislamiento cuando se requiera realizar la mantención y adem ás para facilitar el montaje a tubería llena. Es necesario instalar además en el m ismo punto, un manómetro para verificar la presión en la línea y para realizar los ajustes de funcionamiento. Para la correcta operación del presóstato, es necesario que en el Estanque de Regulación exista una válvula de corta del tipo flotador. La función del presóstato es entregar una señal que permita detener el equipo motobomba cuando se llena el estanque, ya que en estas condiciones la presión sube en la tubería de impulsión. Por esta razón, al presóstato se le conoce como interruptor de presión, porque a una determinada presión interrumpe la operación de un equipo.
El presóstato requiere de dos ajustes, uno que corresponde al valor de la presión de operación y otro ajuste más fino correspondiente al diferencial de presión. Este último ajuste permite que el interruptor cambie de estado, es decir, de cerrado pase a abierto y apenas decae la presión de corte el interruptor vuelve a su posición original (cerrado) y queda en condiciones para una nueva partida. Por esta razón, el presóstato requiere adicionalmente de dos elementos de control para el funcionamiento automático, que son: relé temporizador y el relé horario o interruptor horario cuya función es entregar la orden de partida de la m otobomba. n. RELÉ TEMPORIZADOR: Es un dispositivo de control que se instala al interior del tablero eléctrico cuya función es permitir una “demora” en la conexión o desconexión de un circuito o equipo a controlar. • Se utiliza en partidores de motores trifásicos, durante la transición de la conexión estrella a triángulo, es decir, cuando parte el motor lo hace en conexión estrella, después de unos segundos (entre 4 a 8 segundos, dependiendo de la potencia del motor), se cambia en forma automática la conexión estrella por una conexión en triángulo. Ese tiempo que se requiere para el cambio de conexión, se obtiene con el relé temporizador. • Se utiliza también para la correcta operación autom ática del presóstato. Una vez que el presóstato alcanza la presión de ajuste para el corte, el equipo m otobomba se detiene, y en ese instante la presión com ienza a oscilar dentro de la tubería debido a golpe de ariete, es decir, la presión pasa por valores bajos y altos y con ello la bomba recibe órdenes de partidas y paradas en forma m uy seguida, casi en forma simultánea. Ello significaría daños en los elementos de control del tablero y además d año en el motor. • La condición anterior se elimina si el interruptor del presóstato se deja abierto durante algunos segundos, m ientras dure la variación de presión en la tubería de im pulsión. Para desconectar el presóstato por algunos segundos y evitar partidas y paradas indeseadas, se instala un relé temporizador, junto al control del presóstato. o. RELÉ Y/ O INTERRUPTOR HORARIO: De la misma forma que un relé temporizador, es un dispositivo de control que se instala al interior del tablero eléctrico cuya función es permitir una “demora” en la conexión o desconexión de un circuito o equipo a controlar. La única diferencia es que la unidad de tiempo son horas en vez de segundos. • E l interruptor horario se utiliza de preferencia para la conexión y desconexión en forma automática del alumbrado exterior del recinto de la planta elevadora. • El relé horario se utiliza junto al control del presóstato, con la finalidad de entregar la orden de partida de la motobomba, en este caso, cuenta las horas que debe perm anecer detenida la motobomba después de la orden de corte del presóstato.
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Descripción dede Descripción
INSTRUMENTOS ELÉCTRICOS.
INSTRUMENTOS ELÉCTRICOS. Según el tipo de empalme caso tenemos: Tensiones monofásicas (una fase más un neutro) Tensiones trifásicas (tres fases)
VOLTIMETRO : Instrumento que mide la diferencia de potencial o Voltaje, presenta una V e n su interior y su unidad de medida es el VOLT En instalaciones monofásicas tiene una lectura normal de 220 Volts
En instalaciones trifásicas tenemos un selector que permite medir los distintos voltajes:
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Entre Fases
RS = 380 Volt TS = 380 volt RT = 380 Volt
Entre fase y neutro
RN = 220 volt SN = 220 volt TN = 220 volt
AMPERÍMETRO Instrumento que mide la intensidad de la corriente que se consume en el equipo que está funcionando. Cuando está detenido es igual a cero. Su unidad es el Am per y se identifica con una A en su interior. La corriente que consum e el equipo depende de la potencia del motor.
HORAMETRO Indica el tiempo de funcionamiento del equipo, es decir las horas efectivamente trabajadas. Su unidad básica es la hora.
Cartilla de OPERACIÓN BÁSICA PARA UN
SERVICIO DE AGUA POTABLE RURAL
1. VERIFICACIÓN DEL VOLTAJE DE LA RED. 200 Volt en sistemas monofásicos 380 Volt en sistemas trifásicos, seleccionando el selector de voltaje en las posiciones R, S y T. Si indicara lectura cero, proceder de la siguiente manera: • Comprobar que el interruptor ubicado en la caja del m edidor (poste de sub estación) esté conectado. • Comprobar que los interruptores termo magnéticos en el tablero estén conectados (arriba). De no ser así, accionar los primeros hacia abajo y luego hacia arriba ( posición conectado). • Verificar la posición conectado del diferencial, llevando la palanca a la posición O y después a la posición I. • Verificar visualmente la posición de los fusibles aéreos (en el transformador). Si no están conectados, estarán “caídos”. Estos fusibles SÓLO SON REPUESTOS POR LA COMPAÑIA DISTRIBUIDORA E LECTRICA. 2. PARA PARTIDA MANUAL Poner el selector en posición manual (HAND). Oprimir en botonera ON con lo que debiera encenderse la luz piloto verde. 3. VERIFICACIÓN DE INTENSIDAD Con la motobomba funcionando verificar en el amperímetro, que la corriente indicada sea la normal, que es distinta para cada equipo. 4. PARA PARADA MANUAL Par detención oprimir OFF, con lo que debiera apagarse la luz verde. 5. PARA PARTIDA AUTOMATICA • Realizar todos los pasos del número 1. • Poner el selector en posición automático, deberá encender una luz piloto verde. De esta forma, el sistema queda funcionando en forma automática, es decir se detendrá cuando esté el estanque lleno, y partirá cuando baje su nivel del nivel establecido.
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Procedimiento DE DETECCIÓN Y
CORRECCIÓN DE FALLAS
Anoma lías más frecuentes en los sistemas con e levación: Es común que en los servicios de agua potable que cuentan con sistemas de elevación electromecánicos se presenten una serie de anom alías a su funcionamiento. Estas anomalías dependen de diversos factores y dependiendo del grado de complejidad de éstos, el Operador encargado de la planta, determinará si posee los conocimientos necesarios para solucionar algún desperfecto, o si debe recurrir a la asesoría de expertos para proceder a normalizar el servicio, ó que deba recurrir a la compañía distribuidora de energía de su sector para que solucione la falla. De acuerdo con lo expresado, se pueden definir tres grupos de falla, las que deben ser abordadas y s olucionadas de la siguiente manera:
1. FALLAS SUBSANABLES POR EL OPERADOR. a.- DESCONEXIÓN DE INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS, TERMO MAGNÉ TICOS Y DIFERENCIAL. 42
Si al intentar poner en funcionamiento la planta, ésta no funciona, una posibilidad es que uno o más interruptores automáticos se encuentren descon ectados. Si así fuese, el Operador debe reponerlos a su p osición de trabajo. b.- DESCONEXIÓN DE RELÉ TERMICO. Una de las causas m ás común de falla que impiden el funcionamiento de los equipos motobombas es la detención por actuación de las protecciones debido a la sobrecarga. En el caso que el relé térmico se encuentre desconectado (se encenderá la luz piloto de TÉRM ICO OPE RADO ), el Operador procederá a reponerlo, oprimiendo el botón correspondiente. Si la desconexión se repitiera en un breve tiempo , deberá solicitar la asesoría de expertos. c.- ASIMETRÍA EN LAS FASES DE ALIMENTACIÓN. Este tipo de falla se presenta solamente en los servicios que tienen equipos trifásicos. La característica es el aumento o disminución del voltaje en una de las fases de alimentación, lo que provoca la operación del relé de asimetría, impidiendo el funcionamiento de los equipos para protegerlos de daños.
2. FALLAS QUE DEBEN SER SUPERVISADAS POR PERSO NAL ESPECIALIZADO Entre las fallas más comunes de este tipo se encuentran las siguientes: a.- Deterioro de instrumentos o elementos tales como relés, contactores, instrumentos de medida, etc. b.- F allas del equipo motobomba. c.- Fallas reiterativas de protecciones. d.- F allas de equipos dosificadores tales como cambio de m embrana, lavado y desarme de cabezal, desperfecto de válvulas, etc.
3. FALLAS QUE DEBEN SER SUBSANADAS POR LA COMPAÑÍA DISTRIBUIDORA DE ENERGÍA a.- DESCONEXION DE FUSIBLES DE ALTA TENSIÓN. En los servicios que poseen su propia sub estación eléctrica, es frecuente que ocurra la operación (desconexión) de las protecciones de alta tensión, desenergizándose de esta m anera la fase correspondiente al desconectador operado. Este hecho se manifiesta por una ausencia o disminución de la diferencia de potencial (volt) de la fase con problemas. Esta se detecta al chequear los voltajes en el voltímetro del tablero de comando. Si esto sucede, se debe dar aviso a la compañía distribuidora de energía de la zona para que proceda a reponer el servicio. b.- DISMINUCIÓN O AUSENCIA DE TENSIÓN EN LAS LÍNEAS DE ALIMENTACIÓN. Esta deficiencia es similar a la anterior, sólo que en este caso no están desconectados los fusibles de alta tensión. Se detecta de la misma manera que la anterior, es decir verificando la energía en el voltímetro. También se debe avisar a la com pañía distribuidora su reparación. En general, cualquier deficiencia que se detecte en el suministro de las líneas de la compañía distribuidora debe avisarse a la brevedad a ésta. En el caso que el suministro eléctrico sea usualmente deficiente, recomendamos enfrentar la situación entre el Directorio del Comité y la Unidad Técnica contratada por el Ministerio de Obras Publicas en su región.
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