Leccin 2 Criterios de calidad del agua1.1.1LECCIN 2: CRITERIOS DE CALIDAD DEL AGUAEl agua es el constituyente ms importante del organismo humano y del mundo en el que vivimos. Tiene una gran influencia en los procesos bioqumicos que ocurren en la naturaleza. Esta influencia no solo se debe a sus propiedades fisicoqumicas como molcula bipolar sino tambin a los constituyentes orgnicos e inorgnicos que se encuentran en ella, recientemente se estn descubriendo nuevas propiedades del agua como la capacidad de.Se considera que el agua es un solvente universal, debido a que es capaz de disolver o dispersar la mayora de sustancias con las que tiene contacto, sean estas slidas, lquidas o gaseosas, y de formar con ellas iones, complejos solubles e insolubles, coloides o simplemente partculas dispersas de diferente tamao y peso (Barrenechea, 2004).Desde el punto de vista de la salud humana, el agua ayuda a eliminar las sustancias resultantes de los procesos bioqumicos que se desarrollan en el organismo humano, a travs de los rganos excretores, en especial la orina y el sudor. Sin embargo, por esta misma propiedad, puede transportar una serie de txicos al organismo que pueden afectar a diferentes rganos, de manera reversible o irreversible.1.1.1.1Calidad del aguaEl trmino calidad del agua es relativo y solo tiene importancia universal si est relacionado con el uso del recurso. Esto quiere decir que una fuente de agua suficientemente limpia que permita la vida de los peces puede no ser apta para la natacin y un agua til para el consumo humano puede resultar inadecuada para la industria.Para decidir si un agua califica para un propsito particular, su calidad debe especificarse en funcin del uso que se le va a dar. Bajo estas consideraciones, se dice que un agua est contaminada cuando sufre cambios que afectan su uso real o potencial.Para tener criterios de decisin sobre el tipo de uso o de tratamiento que se le dar a un agua, es necesario conocer sus caractersticas fsicas, qumicas, y microbiolgicas, as como las tcnicas de anlisis de cada una. A continuacin se sintetizar cada una de las caractersticas del agua:1.1.1.2Caractersticas fsicasLas caractersticas fsicas del agua, llamadas as porque pueden impresionar a los sentidos (vista, olfato, etctera), tienen directa incidencia sobre las condiciones estticas y de aceptabilidad del agua.Se consideran importantes las siguientes:turbiedadslidos solubles e insolublescolorolor y sabortemperatura1.1.1.3Caractersticas qumicasEl agua, como solvente universal, puede contener cualquier elemento de la tabla peridica. Sin embargo, pocos son los elementos significativos para el tratamiento del agua cruda con fines de consumo o los que tienen efectos en la salud del consumidor. Dentro de las caractersticas qumicas ms empleadas podemos resumir las siguientes:InorgnicasAcidezAlcalinidadDurezapHConductividadAceites y GrasasCompuestos orgnicos e inorgnicosFosfatosNitritos y nitratosOrgnicasMateria orgnica: Demanda Qumica de Oxgeno, Demanda Bioqumica de Oxgeno, Carbono Orgnico TotalOxgeno disuelto1.1.1.4Caractersticas microbiolgicasLa contaminacin fecal de las fuentes de aguas superficiales para abastecimiento de consumo humano es uno de los problemas ms preocupantes en los pases en vas de desarrollo. En las grandes ciudades esta contaminacin se debe principalmente al vertimiento de los desages sin ningn tratamiento. Tambin se ha observado que la contaminacin fecal es intensa en las zonas de arrastre provenientes de los corrales de engorde de bovinos y de las avcolas(OPS, OMS, 1996).Adems del vertimiento o infiltracin de aguas residuales sin tratar, tambin aportan contaminantes los lixiviados de rellenos sanitarios, los efluentes de aguas residuales con tratamiento deficiente, las infiltraciones de tanques spticos, etctera. Asimismo, la escorrenta pluvial y las inundaciones ocasionan el deterioro de la calidad del agua de los recursos hdricos. En las zonas rurales la contaminacin fecal se origina por la defecacin a campo abierto y por la presencia de animales domsticos y silvestres que actan como reservorios de agentes patgenos.El uso de aguas superficiales como fuentes de agua de bebida implica un riesgo de transmisin de enfermedades hdricas. Los agentes patgenos involucrados con la transmisin por esta va son las bacterias, virus y protozoos, helmintos y cyanobacterias, que pueden causar enfermedades con diferentes niveles de gravedad, desde una gastroenteritis simple hasta serios y a veces fatales cuadros de diarrea, disentera, hepatitis o fiebre tifoidea. La transmisin hdrica es solo una de las vas, pues estos agentes patgenos tambin pueden transmitirse a travs de alimentos, de persona a persona debido a malos hbitos higinicos y de los animales al hombre, entre otras vas.Los agentes patgenos y los organismos productores de toxinas que pueden estar presentes en aguas superficiales y cuya transmisin hdrica est demostrada pertenecen a los siguientes grupos:

Tabla1. Agentes patgenos y organismos productores de toxinas en aguas superficialesFuente:(Aurazo de Zumaeta, 2004)Leccin 3. NormatividadPrincipio del formularioLeccin 3. Normatividad1.1.1LECCIN 3: NORMATIVIDADEn Colombia, la legislacin ms empleada en trminos de agua para potabilizacin es laResolucin 2115 del 2007, del Ministerio de la Proteccin Social Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, donde resuelve las caractersticas que tiene que tener el agua para consumo humano. Define las caractersticas fsicas y el valor mnimo aceptable en que pueden estar en el agua, verTabla2, las caractersticas qumicas y su valor mnimo aceptable, se describen parcialmente, en laTabla3, y las caractersticas microbiolgicas, se observan en laTabla4. Adems nos presenta el ndice de riesgo de la calidad del agua para el consumo humano IRCA-Tabla5, que consiste en un instrumento para determinar la calidad del agua en base al no cumplimiento de los valores aceptables, de las caractersticas fsicas, qumicas y microbiolgicas, ver.Tabla6

Tabla2Caractersticas fsicasFuente Decreto 2115/2007CONDUCTIVIDAD.El valor mximo aceptable para la conductividad puede ser hasta 1000 microsiemens/cm.POTENCIAL DE HIDRGENO. El valor para el potencial de hidrgeno pH del agua para consumo humano, deber estar comprendido entre 6,5 y 9,0.Tabla3Caractersticas Qumicas

Fuente Decreto 2115/2007Tabla4. Caractersticas Microbiolgicas

Fuente Decreto 2115/2007Tabla5. Puntaje de riesgo para las caractersticas fsicas, qumicas y microbiolgicas para el clculo del IRCA

Fuente Decreto 2115/2007

Una vez se realice la evaluacin del riesgo teniendo en cuenta cada una de las caractersticas del agua, clasificamos el nivel de riesgo, si el valor del IRCA es cero (0) puntos, significa que cumple con los valores aceptables para cada una de las caractersticas fsicas, qumicas y microbiolgicas contempladas en la presente Resolucin y cien puntos (100) para el ms alto riesgo cuando no cumple ninguno de ellos. Dependiendo de esta valoracin se puede determinar si el nivel de riesgo es inviable sanitariamente, alto, medio, bajo y sin riesgo, adems nos da informacin sobre las acciones que se pueden tomar con este recurso, verTabla6.

Tabla6. Clasificacin del nivel de riesgo en salud segn el IRCA.

Otra regulacin importante la encontramos en el Reglamento Tcnico del Sector de Agua Potable y SaneamientoBsico RAS, titulo B, nos presenta laTabla 7, donde nos permite a partir de las caractersticas y grados de cumplimiento, dar una recomendacin sobre el tipo de tratamiento que se puede emplear para potabilizar el agua.

Tabla7. Clasificacin de los niveles de calidad de las fuentes de abastecimiento y el grado de tratamiento asociado.

Fuente Decreto 2115/2007Final del formularioLeccin 4. Determinacin y proyeccin de la poblacin de diseo1.1.1LECCIN 4: DETERMINACIN Y PROYECCIN DE LA POBLACIN DE DISEOUno de los primeros parmetros para tener en cuenta en el diseo de una planta de potabilizacin es la poblacin de diseo, esta permitir posteriormente calcular las dotaciones y el caudal a emplear en el dimensionamiento del sistema de potabilizacin. Por lo general las plantas de potabilizacin se disean para un grupo poblacional, es decir un municipio, vereda, etc., no obstante existen soluciones particulares que podran ser una finca oun conjunto residencial donde el clculo de la poblacin de diseo es menos complejo.En nuestro caso de estudio seguiremos las recomendaciones para un sistema de acueducto de una poblacin hipottica, denominada San Pedro, con el fin de hacer ms aplicativo el aprendizaje. El tituloB de la RASnos recomienda quepara la estimacin de la proyeccin de la poblacin se deben tener en cuenta los datos establecidos para la poblacin por el DANE, tanto para la definicin del nivel de complejidad del sistema como para la proyeccin de la poblacin.El ltimo dato de poblacin establecido por el DANE para el municipio objeto del diseo debe tenerse en cuenta como un ltimo censo a utilizarse para la proyeccin de la poblacin.1.1.1.1Censos de poblacinDeben recolectarse los datos demogrficos de la poblacin, en especial loscensos de poblacin del DANEy los censos disponibles de suscriptores de acueducto y otros servicios pblicos de la localidad o localidades similares. Con base en los datos anteriores se establecern los criterios y parmetros que determinen el crecimiento de la poblacin,(Viceministerio de Agua y Saneamiento Bsico, 2010).Poblacin futuraEn el diseo de un sistema de abastecimiento uno de los datos bsicos es la determinacin del caudal necesario, para una poblacin o ncleo, el cual depende del nmero de habitantes y la produccin industrial que tendr la localidad al fin del perodo de diseo. Cuando estosfactores crecen, el consumo de agua aumentar. Los factores ms importantes que influyen en el crecimiento de la poblacin son los nacimientos, las muertes y las migraciones de poblacin (aumento o disminucin). Algunas localidades tienen poblacin flotante considerable que debe tenerse en cuenta al calcular la poblacin que va a servirse del acueducto; es el caso de poblaciones veraniegas (entrar en juego el criterio del Ingeniero para estimar la poblacin flotante).En nuestro medio el crecimiento de lasciudades grandes e intermedias oscila entre el 2 y 3%mientras que para pequeas y la zona rural est entre 1 y2%. Sin embargo estos datos no pueden generalizarse y sonapenas magnitudes de referencia, pues hay muchas localidades con crecimientos inferiores al 1% y annegativos.1.1.1.2Mtodos de clculoMtodo aritmticoSupone un crecimiento vegetativo balanceado por la mortalidad y la emigracin. Se supone que la tasa de variacin de la poblacin con eltiempo es constante:La aplicacin exacta de la frmula implica no tener en cuenta la dinmica de crecimiento en los aos intermedios con informacin censal. Por tanto, se sugiere que a los resultados obtenidos se les haga un anlisis de sensibilidad teniendo en cuenta las siguientes variaciones metodolgicas:Usar como ao inicial para la proyeccin cada uno de los aos existentes entre el primero y el penltimo censo.Calcular una tasa de crecimiento poblacional representativa de la dinmica entre los diferentes datos censales disponibles, ycon esta realizar las proyecciones a partir de los datos del ltimo censoMtodo Exponencial o LogartmicoLa utilizacin de este mtodo requiere conocer por lo menos tres censos para poder determinar el promedio de la tasa de crecimiento de la poblacin. Se recomienda su aplicacin a poblaciones que muestren apreciable desarrollo y posean abundantes reas de expansin.Se supone que el crecimiento de la poblacin es proporcional a la poblacin existente en un momento dado:DondeK es la tasa de crecimiento de la poblacin la cual se calcula como el promedio de las tasas para cada par de censos, P2 y P1 son las poblaciones de los aos t2y t1obtenidas de la informacin existente (censos).Mtodo GeomtricoEl Mtodo Geomtrico es til en poblaciones que muestren una importante actividad econmica, que genera un apreciable desarrollo y que poseen importantes reas de expansin las cuales pueden ser dotadas de servicios pblicos sin mayores dificultades.La solucin de la ecuacin diferencial exponencial puede tambinvisualizarse de la siguiente forma:Reemplazandoekdel mtodo exponencial por (1 + r) se tiene la frmula deinters compuesto:La escogencia entre el mtodo aritmtico y el mtodogeomtrico se basa en la inspeccin del grfico trazado a partir de la escala aritmtica. Una aparente relacin lineal implicara el uso del mtodo aritmtico; en cambiouna curva aparentemente cncava hacia arriba implicarael uso del geomtrico, adems hay que tener en cuenta los parmetros de laTabla 10.1.1.1.3Determinacin del nivel de complejidad del sistemaA partir de los datos anteriores podemos determinar el nivel de complejidad del sistema, como nos indica laTabla8(tabla A.3.1, del RAS titulo A), dependiendo de la poblacin proyectada calculo el nivel de complejidad.1.1.1.4Determinacin del periodo de diseoEl periodo de diseo se calcula teniendo en cuenta la Resolucin 2320 del 27 de noviembre del 2010, donde nos indica que dependiendo del nivel de complejidad se determinar el periodo mximo de diseo.Tabla9. Periodo mximo de diseo para todos los componentes de acueducto

Fuente: MAVDT Resolucin 2320 (2009)1.1.1.5Determinacin del tipo de mtodo de proyeccin poblacionalEl mtodo de clculo para la proyeccin de la poblacin depende delnivel de complejidad del sistemasegn se muestra en laTabla10.Tabla10.Mtodos de clculo permitidos segn el Nivel de Complejidad del Sistema

Leccin 10. Ejemplo de aplicacinEjemplo:Estimar las dotaciones y los caudales para el municipio de San Pedro, mediante el mtodo de dotacin neta por habitante, teniendo en cuenta el clculo poblacional realizado anteriormente, y que la temperatura promedio del municipio es d 22C, y esta ubicado a 1500 m.s.m.1.1.1.1CALCULO DE LA DOTACIN NETA MXIMAMediante laTabla14, podemos determinar la dotacin neta mxima.Tabla 14. Determinacin de la Dotacin neta por habitante segn el nivel de complejidadFuente: RAS Titulo B (2010). Tabla B.2.3.

De acuerdo al nivel de complejidad del sistema MEDIO ALTO y su climatemplado - frio ya que esta en alturas superiores a 1000 m.s.n.m, su dotacin neta mxima es de 125 L/ habda.El municipio de San Pedro, no posee una gran industria, con lo cual el mayor consumo es el del uso residencial, con lo cual determinamos un porcentaje del 10%,para los dems usos como: institucional, comercial e industrial, con lo cual la dotacin neta seria de:Dotacin Neta = 125 L/hab*d + 125 L/hab*d * 0.1 = 137.5 L/hab*dPrdidas tcnicasEl municipio de San Pedro no cuenta con una buena red de Acueducto, la empresa prestadora del servicio, indica que existen muchas fugas en su conduccin, pero no se posee informacin suficiente para determinar las prdidas tcnicas,por lo tanto teniendo en cuenta el nivel de complejidad del sistema MEDIO ALTO y de acuerdo al ttulo B.2.7 de la norma RAS 2010, se toma el valor mximo permitido, que es un 25% de prdidas en el sistema de acueducto.

Caudal mximo diarioEl caudal mximo diario se calcula segn la ecuacin del RAS 2010 ecuacin B.2.10. Donde nos recomiendan que, en caso de sistemas nuevos, el valor del coeficiente de consumo mximo diario, k1, ser 1.30.CAUDAL MXIMO DIARIO (QMD)= Qmd * k1 = 115.4 L/s * 1.3= 150L/s.Caudal mximo horarioEl caudal mximo diario se calcula segn la ecuacin del RAS 2010 ecuacin B.2.11. Donde nos recomiendan que en el caso de sistemas de acueductos nuevos, el coeficiente de consumo mximo horario con relacin al consumo mximo diario, k2, corresponde a un valor comprendido entre 1.3 y 1.7 de acuerdo con las caractersticas locales. Tomamos el valor de k2=1.6CAUDAL MAXIMO HORARIO (QMH)= QMD * k2 = 150 * 1.6 =240L/s.CAUDAL DE DISEOSegn la RAS 2000 en su titulo C numeral C.1.4.1, nos recomienda que el caudal de diseo de la planta de tratamiento debe ser el CAUDAL MXIMO DIARIO,cuando se cuente con almacenamiento, o en su defecto el caudal mximo horario.Para nuestro caso de estudio el CAUDAL DE DISEO ser el CAUDAL MXIMO DIARIO (QMD).QD = QMD = 150 L/sLeccin 11. Procesos unitarios para potabilizacin de agua1.1.1LECCIN 11.PROCESOS UNITARIOS PARA POTABILIZACIN DE AGUA:Las diversas actividades agrcolas, ganaderas, industriales y recreacionales del ser humano han trado como consecuencia la contaminacin de las aguas superficiales con sustancias qumicas y microbiolgicas, adems del deterioro de sus caractersticas estticas. Para hacer frente a este problema, es necesario someter al agua a una serie de operaciones o procesos unitarios, a fin de purificarla o potabilizarla para que pueda ser consumida por los seres humanos.Unproceso unitarioson aquellas transformaciones en las que existe la presencia de una reaccin qumica de por medio y que involucran una o varias operaciones unitarias. Unaoperacin unitariaes un proceso qumico, fsico o biolgico mediante el cual las sustancias objetables que contiene el agua son removidas o transformadas en sustancias inocuas. La mayor parte de los procesos originan cambios en la concentracin o en el estado de una sustancia, la cual es desplazada o incorporada en la masa de agua. Este fenmeno recibe el nombre de transferencia de fase. Son ejemplos de ello la introduccin de oxgeno al agua (transferencia de la fase gaseosa a la lquida) y la liberacin de anhdrido carbnico contenido en el agua (transferencia de la fase lquida a la gaseosa) mediante el proceso de aireacin.Los principalesProcesos Unitarios empleadas en el tratamiento del agua para consumo humano son los siguientes: transferencia de slidos; transferencia de iones; transferencia de gases, y transferencia molecular o de nutrientes.1.1.1.1Transferencia de slidosSe consideran en esta clasificacin los procesos de cribado, sedimentacin, flotacin y filtracin.Cribado o cernidoConsiste en hacer pasar el agua a travs de rejas o tamices, los cuales retienen los slidos de tamao mayor a la separacin de las barras, como ramas, palos y toda clase de residuos slidos. Tambin est considerado en esta clasificacin el microcernido, que consiste bsicamente en triturar las algas reduciendo su tamao para que puedan ser removidas mediante sedimentacin. En laFig.8, se observa las rejillas de una planta de tratamiento de la costa Colombiana, estas rejillas son el primer paso en el tratamiento, el agua a tratar proviene de la desembocadura del rio Magdalena, tienen una amplia separacin de barras, que permite retener nicamente los slidos muy gruesos, y sulimpieza es manual.

Fig.8. Rejillas Planta de Tratamiento Triple A. Barranquilla. Primera etapaFuente. Elaboracin propia.LaFig.9, presenta el segundo paso en el proceso de potabilizacin, estas rejillas tienen una menor separacin de barra, y adems su limpieza es mecnica.

Fig.9. Rejillas mecnicas. Segunda etapaFuente: Elaboracin propiaSedimentacinConsiste en promover condiciones de reposo en el agua, para remover, mediante la fuerza gravitacional, las partculas en suspensin ms densas. Este proceso se realiza en los desarenadores, presedimentadores, sedimentadores y decantadores; en estos ltimos, con el auxilio de la coagulacin. LaFig.7, presenta la imagen de un desarenador convencional empleado en acueductos.

Fig.10. Desarenador convencional.Fuente: Elaboracin propiaLaFig.8, nos presenta la imagen de un sedimentador de alta taza de placas inclinadas, empleado en procesos de potabilizacin de agua.

Fig.11. Sedimentador de Alta tazaFuente: Elaboracin propia.FlotacinEl objetivo de este proceso es promover condiciones de reposo, para que los slidos cuya densidad es menor que la del agua asciendan a la superficie de la unidad de donde son retirados por desnatado. Para mejorar la eficiencia del proceso, se emplean agentes de flotacin. Mediante este proceso se remueven especialmente grasas, aceites, turbiedad y color. Los agentes de flotacin empleados son sustancias espumantes y microburbujas de aire, .uno de los procesos para tratamiento de aguas ms empleado en nuestro medio, es el de la trampa de grasas, la Fig.12, nos presenta un esquema de los componentes de una trampa de grasas.

Fig.12. Esquema de una trampa de grasas.Fuente: Elaboracin propiaFiltracinConsiste en hacer pasar el agua a travs de un medio poroso, normalmente de arena, en el cual actan una serie de mecanismos de remocin cuya eficiencia depende de las caractersticas de la suspensin (agua ms partculas) y del medio poroso.Este proceso se utiliza como nico tratamiento cuando las aguas son muy claras o como proceso final de pulimento en el caso de aguas turbias. Los medios porosos utilizados adems de la arena que es el ms comn son la antracita, el granate, la magnetita, el carbn activado, la cscara de arroz, la cscara de coco quemada y molida y tambin el pelo de coco en el caso de los filtros rpidos. En los filtros lentos lo ms efectivo es usar exclusivamente arena; no es recomendable el uso de materiales putrescibles.LaFig.13, nos presenta la imagen de uno de los filtros de la planta de potabilizacin de Barranquilla, vaco debido a la condicin de lavado del filtro, se puede observar muy bien cada una de sus partes, como tubera de entrada (inferior), medio de soporte (arena), canaleta de lavado (centro). LaFig.14, nos presenta el sistema de filtracin de la planta de Puerto Mallarino, de Cali.

Fig.13. Filtro de Arena, vaciadoFuente: Elaboracin propia

Fig.14. Sistema de Filtracin convencional. Modo Filtracin.Fuente: Elaboracin propia.Leccin 12. Transferencia de ionesLa coagulacin qumica consiste en adicionar al agua una sustancia que tiene propiedades coagulantes, la cual transfiere sus iones a la sustancia que se desea remover, lo que neutraliza la carga elctrica de los coloides para favorecer la formacin de flculos de mayor tamao y peso.Los coagulantes ms efectivos son las sales trivalentes de aluminio y hierro. Las condiciones de pH y alcalinidad del agua influyen en la eficiencia de la coagulacin. Este proceso se utiliza principalmente para remover la turbiedad y el color.1.1.1.1Precipitacin qumicaLa precipitacin qumica consiste en adicionar al agua una sustancia qumica soluble cuyos iones reaccionan con los de la sustancia que se desea remover, formando un precipitado. Tal es el caso de la remocin de hierro y de dureza carbonatada (ablandamiento), mediante la adicin de cal. LaFig.15, nos indica el sistema de dosificacin de coagulante empleado en la triple A de Barranquilla, compuesto por bombas y tanque de mezcla.Fig.15. Sistema de dosificacin coagulante Triple A. BarranquillaFuente: Elaboracin propia. (Triple A Barranquilla)LaFig.16, nos presenta el sistema de aplicacin del coagulante de la Triple A de Barranquilla. La aplicacin se realiza generalmente mediante dispositivos hidrulicos, como son las canaletas parshall o los resaltos hidrulicos, en la figuraFig.16, el dispositivo de mezcla es un resalto hidrulico.

Fig.16. Sistema de aplicacin coagulante. Resalto hidrulicoFuente: Elaboracin propia. (Triple A Barranquilla)1.1.1.2Intercambio inicoComo su nombre lo indica, este proceso consiste en un intercambio de iones entre la sustancia que desea remover y un medio slido a travs del cual se hace pasar el flujo de agua. Este es el caso del ablandamiento del agua mediante resinas, en el cual se realiza un intercambio de iones de cal y magnesio por iones de sodio, al pasar el agua a travs de un medio poroso constituido por zeolitas de sodio. Cuando la resina se satura de iones de calcio y magnesio, se regenera introducindola en un recipiente con una solucin saturada de sal.1.1.1.3AdsorcinLa adsorcin consiste en la remocin de iones y molculas presentes en la solucin, concentrndolos en la superficie de un medio adsorbente, mediante la accin de las fuerzas de interfaz. Este proceso se aplica en la remocin de olores y sabores, mediante la aplicacin de carbn activado en polvo.Leccin 13. Transferencia de gases y molecularConsiste en cambiar la concentracin de un gas que se encuentra incorporado en el agua mediante procesos de aireacin, desinfeccin y recarbonatacin.AireacinLa aireacin se efecta mediante cadas de agua en escaleras, cascadas, chorros y tambin aplicando el gas a la masa de agua mediante aspersin o burbujeo.Se usa en la remocin de hierro y manganeso, as como tambin de anhdrido carbnico, cido sulfhdrico y sustancias voltiles, para controlar la corrosin y olores. LaFig.17, presenta un sistema de aireacin en cascada mediante bandejas.

Fig.17. Sistema de Aireacin en cascadaDesinfeccinConsiste en la aplicacin principalmente de gas cloro y ozono al agua tratada, para la eliminacin de microorganismos patgenos.RecarbonatacinConsiste en la aplicacin de anhdrido carbnico para bajar el pH del agua, normalmente despus del ablandamiento.TRANSFERENCIA MOLECULARProceso en el cual organismos saprofitos convierten sustancias orgnicas complejas en materia celular viviente y en materia ms simple ms estable incluyendo los gases de descomposicin y los organismos fotosintticos convierten a las sustancias simples principalmente inorgnicas, en material celular, utilizando la luz solar, produciendo como sub-producto el oxigeno y el bixido de carbono. Estos procesos son empleados usualmente en el tratamiento de aguas residuales y no para potabilizacin, debido a que requieren una considerable cantidad de nutrientes en el agua a tratar.Son ejemplos:a)La destruccin o biodegradacin aerbica.b)La destruccin o biodegradacin anaerbica.c)La produccin de algas y vegetacin acutica mayor, en presencia de nutrientes simples, de plantas y luz solar.OTROS PROCESOS UTILIZADOSAdems de los procesos de transferencia expuestos, tambin se utilizan en el tratamiento del agua para consumo humano la estabilizacin de solutos, la desalinizacin y la fluorizacin.Estabilizacin de solutosLa estabilizacin de solutos consiste en transformar un soluto objetable en una forma inocua, sin llegar a su remocin. Son ejemplos de este proceso la transformacin del anhdrido carbnico contenido en el agua en bicarbonato soluble mediante la adicin de cal o el pasar el agua a travs de lechos de mrmol. Tambin se puede citar la transformacin de cido sulfhdrico en sulfato.DesalinizacinProceso mediante el cual se remueve el exceso de cloruros en el agua, transformando las aguas salobres en dulces. Este proceso se puede realizar mediante destilacin, smosis inversa, etctera.FluorizacinAdicin de fluoruros al agua para evitar las caries dentales, principalmente en los nios menores de 5 aos.Leccin 14. Introduccin a los sistemas de potabilizacinTal como se observ anteriormente existen sistemas convencionales para el tratamiento de agua, no obstante hay mltiples a alternativas de tratamiento para lograr la potabilizacin de agua, laFig.18, nos presenta una serie de configuraciones que se pueden emplear para el tratamiento de agua, la seleccin de que tecnologa se aplicar depender de diversos factores.Fig.18Configuraciones tpicas de Sistemas de purificacin de aguaFuente:(de Vargas & Barrenechea Martel, 2004)Algunos criterios de preseleccin de la tecnologa apropiada pueden ser:Localizacin:oContexto del proyecto (periodo de diseo, urgencia)oCaractersticas de la comunidad (Accesibilidad, inundacin, estabilidad)oCaractersticas del suelooCalidad del aguaPerfil de la comunidadoDemografaoRequerimientos de la comunidadControl de contaminacinoCalidad del efluenteImplementacinoFacilidadoConstruccinSostenibilidadoFacilidadoNecesidad de la comunidadoOperacin y mantenimientoExisten modelos de seleccin de tecnologa muy empleados en nuestro medio, uno recomendable es el elaborado por el CINARA de la Universidad del Valle llamado SELTEC.1.1.1.1Tipos de plantas de tratamiento de aguaUna planta de tratamiento es una secuencia de operaciones o procesos unitarios, convenientemente seleccionados con el fin de remover totalmente los contaminantes microbiolgicos presentes en el agua cruda y parcialmente los fsicos y qumicos, hasta llevarlos a los lmites aceptables estipulados por las normas.Las plantas de tratamiento de agua se pueden clasificar, de acuerdo con el tipo de procesos que las conforman, en plantas de filtracin rpida y plantas de filtracin lenta.Tambin se pueden clasificar, de acuerdo con la tecnologa usada en el proyecto, en plantas convencionales antiguas, plantas convencionales de tecnologa apropiada y plantas de tecnologa importada o de patente.Plantas de filtracin rpidaEstas plantas se denominan as porque los filtros que las integran operan con velocidades altas, entre 80 y 300 m3/m2*d, de acuerdo con las caractersticas del agua, del medio filtrante y de los recursos disponibles para operar y mantener estas instalaciones.Como consecuencia de las altas velocidades con las que operan estos filtros, se colmatan en un lapso de 40 a 50 horas en promedio. En esta situacin, se aplica el retrolavado o lavado ascensional de la unidad durante un lapso de 5 a 15 minutos (dependiendo del tipo de sistema de lavado) para descolmatar el medio filtrante, devolvindole su porosidad inicial y reanudar la operacin de la unidad.De acuerdo con la calidad del agua por tratar, se presentan dos soluciones dentro de este tipo de plantas: plantas de filtracin rpida completa y plantas de filtracin directa. Planta de filtracin rpida completaUna planta de filtracin rpida completa normalmente est integrada por los procesos de coagulacin, decantacin, filtracin y desinfeccin. El proceso de coagulacin se realiza en dos etapas: una fuerte agitacin del agua para obtener una dispersin instantnea de la sustancia coagulante en toda la masa de agua (mezcla rpida) seguida de una agitacin lenta para promover la rpida aglomeracin y crecimiento del floculo (etapa de floculacin).La coagulacin tiene la finalidad de mejorar la eficiencia de remocin de partculas coloidales en el proceso de decantacin (sedimentacin de partculas floculentas). El proceso final de filtracin desempea una labor de acabado, le da el pulimento final al agua. De acuerdo con las investigaciones realizadas por la Agencia de Proteccin Ambiental (EPA) de los Estados Unidos, el filtro debe producir un efluente con una turbiedad menor o igual a 0,10 UNT para garantizar que est libre de huevos de parsitos (Giardia, Cryptosporidium, etctera). Para lograr esta eficiencia en la filtracin, es necesario que los decantadores produzcan un agua con 2 UNT como mximo.Finalmente, se lleva a cabo la desinfeccin, proceso comn a los dos tipos de plantas, las de filtracin rpida completa y las de filtracin directa. La funcin principal de este proceso es completar la remocin de microorganismos patgenos que no quedaron retenidos en el filtro y servir de proteccin contra la contaminacin que el agua pueda encontrar en el sistema de distribucin.La desinfeccin, en la forma en que normalmente se aplica (esto es, con residual libre de 1 mg/L a la salida de la planta y tiempo de contacto mnimo de 30 minutos), solo tiene la capacidad de remover bacterias. Como se ver detalladamente en el captulo sobre desinfeccin, para remover huevos de parsitos se necesitaran aplicar dosis altsimas y disponer de tiempos de contacto muy largos, que hacen impracticable el proceso. Como los huevos de parsitos son grandes, un filtro que opere eficientemente y reciba agua con no ms de 2 UNT puede producir un efluente exento de huevos de parsitos. Las altas tasas con las que operan estos sistemas, as como el empleo de la coagulacin (proceso cuya operacin requiere sumo cuidado), demandan recursos humanos capacitados, por lo que debe estudiarse con detenimiento la posibilidad de utilizarlos fuera de la zona urbana, en zonas marginales, rurales o, en general, en zonas econmicamente muy deprimidas.En los casos en que las caractersticas del agua cruda o el terreno disponible para construir la planta obliguen a adoptar este tipo de sistema, se debern desarrollar las condiciones locales necesarias para asegurar una buena eficiencia en calidad y cantidad.En laTabla15, se indican los rangos de calidad del agua en los que puede considerarse esta alternativa de tratamiento.Tabla15. Limites de calidad para el tratamiento de agua mediante filtracin rpida completa.

Fuente:(Canepa de Vargas, 2004)

Capitulo 4. Coagulacin qumica del aguaLa coagulacin a escala industrial no fue empleada hasta principios del siglo XIX y fue consecuencia de la observacin de lo que poda lograrse mediante la adicin de electrlitos. Schultze y Hardy estudiaron estas reacciones y plasmaron los resultados en las hoy llamadasreglas de Schultze (1882) Hardy (1901). En ellas se dice que la coagulacin es provocada por iones que tienen una carga opuesta a la de las partculas coloidales y que el poder coagulante de un in depende en gran medida de su valencia. As, un in divalente es entre 30 y 60 veces ms eficaz que otro monovalente, y uno trivalente; unas 700 a 1000 veces ms que el monovalente(RODRIGUEZ, 2006).Existe tambin una serie que clasifica los iones segn su efectividad en la coagulacin de coloides hidrfobos, denominada serie de Hofmeister (1850 -1922):Fe3+>Al3+>Zn2>Ba2+>Ca2+>Mg2>Li+>Na+>K+Posteriormente se comprob que el efecto neto de la adiccin de electrolitos es disminuir el espesor de la doble capa elctrica, cuando la cantidad de electrolito es suficiente para reducir la barrera de la capa doble, se produce una coalescencia irreversible y la coagulacin es rpida; sin embargo, cuando la cantidad de electrolito reduce solo parcialmente el espesor de la capa doble, la coagulacin es lenta[1].

Leccin 24. Aireadores por aspersin, de efluentes o surtidoresEn purificacin de aguas se disean aireadores del tipo de contacto lquido gas, es decir, sistemas en los cuales se expone el agua al aire en pequeas gotas (aireadores por aspersin y de bandejas) o en lminas delgadas (aireadores de cascadas). A continuacin se resumen los principales criterios y ecuaciones para su diseo.Aireadores por aspersin, de efluentes o surtidores

Leccin 25. Ejercicios de diseo