Universidad Mayor de San Simón “Facultad de ciencias y tecnología” Ingeniería química – química – ingeniería ingeniería de alimentos
Materia:
Introducción a la ingeniería del medio ambiental Docente:
Lic. Msc. Romero Ana María
Estudiantes: Aguilar
Higueras Andrea F.
Contreras Coca Adriana Gutierrez Meneses Miguel Merida Rivero Arleth
Cochabamba - Bolivia
Problemática ambiental en nuestro barrio Agua de consumo y tratamiento (Parte 1) Marco teórico Fuentes de agua Las fuentes de agua constituyen el elemento primordial en el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable y antes de dar cualquier paso es necesario definir su ubicación, tipo, cantidad y calidad. De acuerdo a la ubicación y naturaleza de la fuente de abastecimiento así como a la topografía del terreno, se consideran dos tipos de sistemas: los de gravedad y los de bombeo. En los sistemas de agua potable por gravedad, la fuente de agua debe estar ubicada en la parte alta de la población para que el agua fluya a través de tuberías, usando solo la fuerza de la gravedad. En los sistemas de agua potable por bombeo, la fuente de agua se encuentra localizada en elevaciones inferiores a las poblaciones de consumo, siendo necesario transportar el agua mediante sistemas de bombeo a reservorios de almacenamiento ubicados en elevaciones superiores al centro poblado. Para el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable, es importante seleccionar una fuente adecuada o una combinación de fuentes para abastecer de agua en cantidad suficiente a la población. En el presente capítulo se desarrollan los tipos, selección, cantidad y calidad de fuentes de agua. Tipos de fuentes Las fuentes de abastecimiento de agua pueden ser:
subterráneas: manantiales, pozos, nacientes;
superficiales: lagos, ríos, canales, etc.; y
pluviales: aguas de lluvia.
Para la selección de la fuente de abastecimiento deben ser considerados los requerimientos de la población, la disponibilidad y la calidad de agua durante todo el año, así como todos los costos involucrados en el sistema, tanto de inversión como de operación y mantenimiento. El tipo de fuente de abastecimiento influye directamente en las alternativas tecnológicas viables. El rendimiento de la fuente de abastecimiento puede condicionar el nivel de servicio a brindar. La operación y el mantenimiento de la alternativa seleccionada deben estar de acuerdo a la capacidad de gestión de los beneficiarios del proyecto, a costos compatibles con su perfil socio económico.
Fuentes subterráneas
La captación de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales, galerías filtrantes y pozos, excavados y tubulares. Las fuentes subterráneas protegidas generalmente están libres de microorganismos patógenos y presentan una calidad compatible con los requisitos para consumo humano. Sin embargo, previamente a su utilización es fundamental conocer las características del agua, para lo cual se requiere realizar los análisis físico-químicos y bacteriológicos correspondientes. Parte de la precipitación en la cuenca se infiltra en el suelo hasta la zona de saturación, formando así las aguas subterráneas. La explotación de estas dependerá de las características hidrológicas y de la formación geológica del acuífero. La captación de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales, galerías filtrantes y pozos (excavados y tubulares). En la Figura 3.3 se observa una de las muchas formas de aprovechamiento del agua subterránea con fines de consumo humano.
Fuentes superficiales
Las aguas superficiales están constituidas por los ríos, lagos, embalses, arroyos, etc. La calidad del agua superficial puede estar comprometida por contaminaciones provenientes de la descarga de desagües domésticos, residuos de actividades mineras o industriales, uso de defensivos agrícolas, presencia de animales, residuos sólidos, y otros. En caso de la utilización de aguas superficiales para abastecimiento, además de conocer las características físico químicas y bacteriológicas de la fuente, será preciso definir el tratamiento requerido en caso que no atiendan a los requerimientos de calidad para consumo humano. Las aguas superficiales están constituidas por los arroyos, ríos, lagos, etc. que discurren naturalmente en la superficie terrestre. Estas fuentes no son tan deseables, especialmente si existen zonas habitadas o de pastoreo animal. Sin embargo a veces no existe otra fuente alternativa en la comunidad, siendo necesario para su utilización, contar con información detallada y completa que permita visualizar su estado sanitario, caudales disponibles y calidad de agua (ver Figura 3.2).
Fuentes pluviales
La captación de agua de lluvia se emplea en aquellos casos en los que no es posible obtener aguas superficiales y subterráneas de buena calidad y cuando el régimen de lluvias sea importante. Para ello se utilizan los techos de las casas o algunas superficies impermeables para captar el agua y conducirla a sistemas cuya capacidad depende del gasto requerido y del régimen pluviométrico. En la Figura 3.1 se muestra la captación del agua de lluvia mediante el techo de una vivienda.
Sistema de abastecimiento del agua para consumo Son sistemas de obras de ingeniería, concatenadas que permiten llevar el agua potable desde su lugar de existencia natural (fuente) hasta la vivienda de los habitantes de una ciudad, pueblo o área rural relativamente densa. Los sistemas de abastecimiento de agua potable se pueden clasificar por la fuente del agua, de la que se obtienen en:
Agua de lluvia almacenada en aljibes
Agua proveniente de manantiales naturales, donde el agua subterránea aflora a la superficie;
Agua subterránea, captada a través de pozos o galerías filtrantes
Agua superficial, proveniente de ríos, arroyos, embalses o lagos naturales
Agua de mar.
El sistema de abastecimiento de agua también se clasifica dependiendo del tipo de usuario, en urbano o rural. Los sistemas de abastecimientos rurales suelen ser sencillos y no cuentan en su mayoría con redes de distribución eficientes. Los sistemas de abastecimiento urbano son sistemas complejos que cuentan con una serie de componentes como los que citamos a continuación:
Fuente: es
el espacio natural desde el cual se derivan los caudales demandados por la
población a ser abastecida. Deben ser básicamente permanentes y suficientes, pudiendo ser superficiales y subterráneas, suministrando el agua por gravedad o por bombeo. Obra de Captación: son
estructuras y/o dispositivos ubicados en la fuente y destinados a
facilitar la derivación de los caudales demandados por la población. Las tomas son orificios protegidos a través de los cuales el agua entra a una tanquilla y luego a un canal o tubo que la transporta, por gravedad o mediante bombeo, al sitio de consumo. Estas obras deben ser estables, para que en todo tiempo puedan suministrar el caudal estipulado en el diseño. Línea de aducción o impulsión:
Son tuberías usadas para transportar los caudales desde la obra de captación hasta el estanque de almacenamiento o la planta de tratamiento y consta de una serie de dispositivos necesarios para su buen funcionamiento, tales como: ventosas, limpiezas, , desarenador, tan quillas rompe carga, válvulas reductoras de presión, codos, etc. La mayoría de las veces el agua es conducida en tuberías a presión, bien por gravedad o con la ayuda de bombas. Algunas veces, a lo largo de canales abiertos, puentes-canales y túneles. El tipo de conducto que se adopta depende de la topografía general del terreno a través del cual se tienden los conductos. Planta de Tratamiento: Es el conjunto de estructuras y/o dispositivos destinados a dotar el
agua de la fuente de la calidad necesaria para el consumo humano, es decir potabilizarla a través de diferentes procesos como: mezcla rápida, floculación, sedimentación, filtración, desinfección, etc.
Estanque de Almacenamiento: son
depósitos para almacenar agua con el propósito de
compensar variaciones de consumo, atender situaciones de emergencias como incendios, atender interrupciones de servicio y para prever diseños más económicos del sistema. Es necesario situar estos estanques, con relación al sistema de distribución a fin de asegurar un servicio eficiente. Línea Matriz: Es
el tramo de tubería destinado a conducir el agua desde el estanque de
almacenamiento y/o la planta de tratamiento hasta la red de distribución. Red de Distribución: Es
el conjunto de tuberías y accesorios destinadas a conducir las
aguas a todos y cada una de los usuarios a través de las calles. Acometida Domiciliaria: Es
el tramo de tubería que conduce las aguas desde la red de
distribución hasta el interior de la vivienda. En este tramo de tubería se colocan los contadores o medidores que son equipos destinados a medir la cantidad de agua que utiliza cada usuario. Tratamiento de agua (potabilización) Se llama tratamiento al proceso del sistema de agua potable donde se llevan a cabo las diferentes acciones y procesos para mejorar las características físico - químicas y bacteriológicas del agua volviéndola potable, o sea, apta para el consumo humano. El conjunto de estructuras, obras, equipos y materiales necesarios para los procesos necesarios en el tratamiento que logra la potabilización del agua se debe ver como una industria que utiliza como materia prima principal el agua cruda y cuyo producto final es el agua potable. La potabilización es el proceso de purificación del agua para que sea bebible para los seres humanos y para su uso en la industria. El agua dulce para bebida proviene de las cuencas superficiales (ríos, arroyos, lagos, manantiales) y/o de cuencas profundas (del drenaje de pozos). Tratamiento de agua superficial:
Las plantas convencionales de tratamiento de agua superficial utilizan una secuencia de procesos más o menos estándar.
1. Coagulación.-
Después de filtrar objetos grandes, se añaden coagulantes químicos al agua para lograr que las diminutas partículas en suspensión que enturbian el agua se atraigan entre sí para formar “flóculos”. 2.Floculación.-
Es la aglomeración (aglutinación) de partículas suspendidas en agua para formar partículas de mayor tamaño (“flóculos”) que se pueden eliminar por medio de sedimentación o
flotación. la formación de flóculos de mayor tamaño a partir de flóculos más pequeños — típicamente se logra por medio del agitado leve y constante del agua para estimular a las partículas y pequeños flóculos para que “choquen” entre sí, se adhieran, y formen un
flóculo de mayor tamaño. 3. Sedimentación.-
Cuando los flóculos son lo suficientemente grandes y pesados para sedimentarse, el agua se traslada a estanques calmos de sedimentación o decantación (proceso impulsado por la gravedad mediante el cual las partículas en suspensión se asientan en el fondo de un cuerpo de agua). Cuando la mayoría de los sólidos se ha sedimentado, típicamente ocurre alguna forma de filtración ya sea por medio de arena o de membranas. 4. Desinfección.-
La desinfección (tratamiento del agua para eliminar o inactivar virus, bacteria y otros organismos patogénicos) es usualmente el siguiente paso. Los sistemas de desinfección se usan para combatir enfermedades propagadas en agua y causadas por bacterias o virus. Esos procesos neutralizan los patógenos mediante el tratamiento del agua de fuentes con aditivos químicos, o mediante la exposición a la luz ultravioleta. Estos sistemas de tratamiento a menudo son de bajo costo y pueden fácilmente reducir su capacidad para las instalaciones de tratamiento de bajo volumen.
Cloro libre, cloraminas y dióxido de cloro son algunos de los desinfectantes más comunes. La cloración es la clase más popular (y más antigua) de aditivos químicos. El cloro es también un oxidante, así que ayuda a eliminar el hierro, el ácido sulfhídrico y otros minerales.
Después de la desinfección, se pueden agregar diversos productos químicos para ajustar el pH, para prevenir la corrosión del sistema de distribución, o para prevenir la caries dental. Tratamiento de agua subterránea:
Las fuentes de agua subterránea usualmente tienen una mayor calidad inicialmente y tienden a necesitar menos tratamiento que las fuentes de agua superficiales (desinfección). Calidad del agua La calidad del agua potable es una cuestión que preocupa en países de todo el mundo, en desarrollo y desarrollados, por su repercusión en la salud de la población. Los agentes infecciosos, los productos químicos tóxicos y la contaminación radiológica son factores de riesgo. La experiencia pone de manifiesto el valor de los enfoques de gestión preventivos que abarcan desde los recursos hídricos al consumidor
La finalidad principal de las Guías para la calidad del agua potable es la protección de la salud pública.
Aspectos microbiológicos:
La garantía de la inocuidad microbiana del abastecimiento de agua de consumo se basa en la aplicación, desde la cuenca de captación al consumidor, de barreras múltiples para evitar la contaminación del agua de consumo o para reducirla a niveles que no sean perjudiciales para la salud. La seguridad del agua se mejora mediante la implantación de barreras múltiples, como la protección de los recursos hídricos, la selección y aplicación correctas de una serie de operaciones de tratamiento, y la gestión de los sistemas de distribución (por tuberías o de otro tipo) para mantener y proteger la calidad del agua tratada.
Aspectos químicos:
Los riesgos para la salud asociados a los componentes químicos del agua de consumo son distintos de los asociados a la contaminación microbiana y se deben principalmente a la capacidad de los componentes químicos de producir efectos adversos sobre la salud tras periodos de exposición prolongados. Pocos componentes químicos del agua pueden ocasionar problemas de salud como resultado de una exposición única, excepto en el caso de una contaminación masiva accidental de una fuente de 15 abastecimiento de agua de consumo. Además, la experiencia demuestra que en muchos incidentes de este tipo, aunque no en todos, el agua se hace imbebible, por su gusto, olor o aspecto inaceptables.
Aspectos radiológicos:
o de radionúclidos de origen natural, aunque su contribución a la exposición total a radionúclidos es muy pequeña en circunstancias normales. No se fijan valores de referencia formales para radionúclidos individuales en agua de consumo, sino que se utiliza un sistema basado en el análisis de la radiactividad alfa total y beta total en el agua de consumo. Aunque la detección de niveles de radiactividad superiores a los umbrales de selección no indica que exista un riesgo inmediato para la salud, debe impulsar una investigación adicional para determinar qué radionúclidos son responsables de la radiactividad y los posibles riesgos existentes, teniendo en cuenta las circunstancias locales.
Los niveles de referencia recomendados en esta publicación no son aplicables a sistemas de abastecimiento de agua de consumo contaminados durante situaciones de emergencia originadas por la liberación accidental de sustancias radiactivas al medio ambiente.
Aspectos relativos a la aceptabilidad:
El agua no debe presentar sabores u olores que pudieran resultar desagradables para la mayoría de los consumidores. Los consumidores evalúan la calidad del agua de consumo basándose principalmente en sus sentidos. Los componentes microbianos, químicos y físicos del agua pueden afectar a su aspecto, olor o sabor y el consumidor evaluará su calidad y aceptabilidad basándose en estos criterios. Aunque es posible que estas sustancias no produzcan ningún efecto directo sobre la salud, los consumidores pueden considerar que el agua muy turbia, con mucho color, o que tiene un sabor u olor desagradable es insalubre y rechazarla. En casos extremos, los consumidores pueden evitar consumir agua que es inocua pero inaceptable desde el punto de vista estético, y consumir en cambio agua de otras fuentes cuyo aspecto sea más agradable pero que puede ser insalubre. Es, por consiguiente, sensato conocer las percepciones del consumidor y tener en cuenta, además de los valores de referencia relacionados con efectos sobre la salud, criterios estéticos al evaluar sistemas de abastecimiento de agua de consumo y al elaborar reglamentos y normas. Los cambios en el aspecto, olor y sabor del agua de consumo de un sistema de abastecimiento con respecto a sus características organolépticas normales pueden señalar cambios en la calidad del agua bruta o cruda (sin tratar) de la fuente o deficiencias en las operaciones de tratamiento, y deben investigarse.
Sabor, olor y aspecto:
El sabor y el olor del agua pueden tener su origen en contaminantes químicos naturales, orgánicos e inorgánicos, y fuentes o procesos biológicos (por ejemplo, microorganismos acuáticos), o en la contaminación debida a sustancias químicas sintéticas, o pueden ser resultado de la corrosión o del tratamiento del agua (por ejemplo, la cloración). También pueden desarrollarse durante el almacenamiento y la distribución sabores y olores debidos a la actividad microbiana. 184 Los sabores u olores del agua de consumo puede revelar la existencia de algún tipo de contaminación, o el funcionamiento deficiente de algún proceso
durante el tratamiento o la distribución del agua. Por lo tanto, puede indicar la presencia de sustancias potencialmente dañinas. Se debe investigar la causa y consultar a las autoridades de salud pertinentes, sobre todo si el cambio experimentado es substancial o repentino. Los consumidores también pueden percibir en el agua de consumo turbiedad, color, partículas u organismos visibles, lo que afecta a su aceptabilidad y puede generar preocupación por su calidad. Normativa agua de consumo en Bolivia
El marco legal que sustenta la presente Política
(POLÍTICA NACIONAL DE LA
CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO) es el siguiente: Constitución Política del Estado Plurinacional de Bolivia, enero de 2009.
Ley 031, Ley Marco de Autonomías y Descentralización “Andrés Ibáñez”, julio de 2010.
Ley 300, Ley Marco de la Madre Tierra y Desarrollo Integral para Vivir Bien,
septiembre de 2012. Ley 2066, Ley de servicios de agua potable y alcantarillado sanitario, modificatoria de la
Ley 2029, abril de 2000. Ley 1333, Ley del Medio Ambiente, abril de 1992
Ley 071, Ley de los Derechos de la Madre Tierra, diciembre de 2010
Ley General de Salud (Código de Salud), Decreto Ley 15629 de 1978
Reglamento Nacional de Prestación de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado para
Centros Urbanos, noviembre de 1992. Reglamento de la ley 1333 en Materia de Contaminación Hídrica, 1995.
Decreto Supremo 29894.
Decreto supremo 22965 de noviembre de 1991que crea la Dirección Nacional de
Saneamiento Básico (DINASBA), modificada mediante Decreto Supremo 24855 del mes de septiembre1997 que crea el Viceministerio de Servicios Básicos, hoy Viceministerio de Agua Potable y Saneamiento Básico. NB 512 - Agua Potable – Requisitos, cuarta revisión, octubre de 2010
Reglamento Nacional para el Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano,
segunda revisión, diciembre de 2010. NB 495- Agua Potable-Definiciones y terminología, primera revisión, noviembre de 2005
NB 496-Agua Potable-Toma de Muestras, primera revisión, noviembre de 2005
NB 689 Instalaciones de agua – Diseño para Sistemas de Agua Potable, diciembre de
2004 Reglamentos Técnicos de Diseño para Sistemas de Agua Potable, Volumen 1 y 2,
diciembre de 2004. Control de calidad del agua a nivel de sistemas de agua como de domicilio Reglamento nacional para el control de la calidad del agua para consumo humano NB-512 Capítulo III: del control de la calidad del aguapara consumo humano.
Parámetros de control de calidad del agua.
En atención a la Norma Boliviana NB 512, los parámetros de control de calidad del agua para consumo humano que deben realizar las EPSA, se agrupan de acuerdo a su factibilidad técnica y económica en los siguientes grupos: Control Mínimo, Control Básico, Control Complementario y Control Especial.
Parámetros de control mínimo.
Los parámetros de Control Mínimo de la calidad del agua para consumo humano que deben realizar las EPSA, se presentan en la Tabla Nº 1.
Parámetros de control básico.
Los parámetros de Control Básico de la calidad del agua para consumo humano que deben realizar las EPSA, se presentan en la Tabla Nº 2.
Parámetros de control complementario.
Los parámetros de Control Complementario de la calidad del agua para consumo humano que deben realizar las EPSA, se presentan en la Tabla Nº 3.
Parámetros de control especial.
Los parámetros de Control Especial de la calidad del agua para consumo humano que deben realizar las EPSA, se presentan en la Tabla Nº 4. Estos parámetros serán realizados en situaciones de desastre o en casos especiales de acuerdo con el historial de la fuente y/o región, o cuando así lo vean por conveniente las EPSA y/o la SISAB.
Control de calidad de agua en el domicilio.-
Las familias usuarias finales del sistema de agua, tienen la responsabilidad de consumir, usar, conservar y manipular el agua adecuadamente. El agua segura debe ser usada para la higiene personal, la preparación de los alimentos y la disposición adecuada de excretas, con el propósito de disminuir las enfermedades ocasionadas por el agua de mala calidad. Las familias también participan en las acciones de vigilancia de la siguiente manera: - Identificando los defectos sanitarios de los diferentes componentes del sistema de abastecimiento de agua (fuente de agua, reservorio, pileta) que ocasionan el deterioro de la calidad del agua para consumo humano - Verificando el buen estado de las instalaciones dentro de su hogar. - Controlando el buen uso del agua segura a nivel de las viviendas.