potabytrat

POTABILIZACIN Y TRATAMIENTO DE AGUADiseos con Excel

Dr. Ing. Guillermo Etienne 1ra Edicin electrnica, enero de 2009

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Este libro y las hojas de trabajo contienen informacin de fuentes confiables y autnticas. El material re-impreso se hace con permiso del autor o editor de las fuentes citadas. Lmite de responsabilidad y renuncia de garanta. Se han hecho esfuerzos muy razonables para publicar solo la informacin y datos para el tratamiento de agua y todas las hojas han sido verificadas cuidadosamente. Sin embargo el autor no garantiza la completa exactitud del contenido de este trabajo y especficamente niega cualquier garanta para un uso en particular. Los datos aqu presentados pueden cambiar ya sea por nuevas leyes o por nuevas tecnologas mucho ms avanzadas. El autor no puede ser responsable de los daos causados por mal uso de la informacin presentada. Si Usted requiere consejo o servicios profesionales, por favor solicteselos al autor. Marcas registradas. Las marcas comerciales designadas no representan ninguna recomendacin de los vendedores o los fabricantes. Se incluyen para facilitarle al lector el diseo de los equipos, plantas y sistemas solamente. Cuando se incluye una marca o nombre comercial se hace solo como referencia y no tienen la intencin de hacer una recomendacin tcnica. La presentacin y disposicin en conjunto y las Hojas de Trabajo en Excel y en Lotus de POTABILIZACION Y TRATAMIENTO DE AGUA, DISEO EN EXCEL son propiedad del autor. Ninguna parte de esta obra puede ser reproducida, transmitida, copiada en archivos de computadora, mediante ningn sistema o mtodo electrnico, mecnico o de computadoras, incluyendo el fotocopiado, la grabacin o cualquier sistema de recuperacin y almacenamiento de informacin, sin el consentimiento por escrito del autor.

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TABLA DE CONTENIDO Introduccin Hojas de trabajo Donde esta el agua? Componentes normales del agua Contaminantes lmites mximos y su eliminacin Mtodos estandard de pruebas Tamao de la planta de tratamiento Criterios de diseo de plantas de tratamiento Tanque de almacenamiento y ecualizacin Residencia y flujos Tratamientos Tanque de preasentamiento Hidrociclones y cedazos Cloracin en planta y adicin de permanganato Cloracin en casos particulares, cloracin de agua de proceso Desinfeccin con luz ultravioleta y con Ozono Floculacin y floculantes, tanque de separacin Separador de placas Filtracin, microfiltracin Osmosis inversa Ablandadores y desionizadores Tratamiento con cal Plantas paquete Adsorcin con carbn activado, eliminacin de voltiles y sulfhdrico Eliminacin de metales, eliminacin de cianuro Indice de Langelier, Ryznar y Puckorius Tratamiento de albercas Control e instrumentacin Manual de operacin y mantenimiento Seguridad Flujo de fludos, golpe de ariete, estadsticas y Hoja de Trabajo Bsica Bibliografa selecta Recursos y servicios Resumen del experto en potabilizacin Fabricantes de componentes, de equipo y de productos qumicos ndice de las Hojas de Trabajo pgina 5 7 9 13 17 31 43 49 51 61 65 67 71 75 83 85 89 101 105 115 117 123 125 129 133 139 143 145 147 151 157 167 169 171 173 183

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Introduccin

Algunos de los productos qumicos que la sociedad consume hoy en da algn da llegarn a los ros, a los lagos, a las lagunas, y a los mantos acuferos como tales o transformados en lixiviados de los basureros. De los mantos acuferos y de los ros o lagos pasarn a beberse, algunos en cantidades microscpicas pero que pueden ser acumulativas y otros ya identificables por el sabor. De hecho esto ya est ocurriendo y es notoria la contaminacin, por lixiviados, por aguas negras, por descargas industriales, en las aguas de los pozos artesianos, residuos minerales lixiviados, fugas en drenajes de aguas negras, derrames accidentales, y derrames criminales. Tambin es conocido el arrastre de cianuro en donde se procesan o se procesaban minerales que contenan oro y que van a dar a las aguas que eventualmente llegan a lagunas y lagos donde se toma el agua para beber. Existen poblaciones que tienen un ndice muy elevado de bebs que nacen con defectos fsicos, sin cerebro, con espina bfida. Estos defectos son atribuidos a los contaminantes que llegan en el agua "potable". Es notorio el caso del Sndrome de Matamoros (bebs sin cerebro), que ocurri en Matamoros Tamaulipas, y en Brownsville Texas. Los tiempos en que el agua se potabilizaba hirvindola ya han pasado, puesto que los microorganismos solo son una parte del problema. La potabilizacin incluye el detectar cualquier posible contaminante microbiolgico o qumico y aplicar las metodologas para que no se contine la contaminacin. Es decir las basuras se tienen que procesar y los residuos no reciclables se deben depositar en basureros debidamente diseados con impermeabilizacin y con cobertura de tierra y plantas, y operados para evitar que los lixiviados vayan a parar a los mantos acuferos o a los ros y lagunas de donde se obtiene el agua a potabilizar. Tambin se tiene que tratar las aguas negras de descarga, ya que invariablemente llegarn al agua de beber o a las legumbres como agua de riego. De hecho es imposible el pensar en un sistema de potabilizacin de agua municipal o industrial si no se define al mismo tiempo un sistema de tratamiento de efluentes, residuos y basuras. El siguiente manual se ha preparado para llevar de una forma prctica al lector a calcular y disear el equipo o proceso de tratamiento que requiera su agua, ya sea para uso municipal, industrial o embotellada en garrafn o en botellas. El autor ha escrito otros libros y manuales similares y ofrece los siguientes seminarios: Tratamiento de efluentes, diseo con Excel. Reduccin de contaminantes, diseos con Excel. 4

Clculos en Ingeniera Qumica, coleccin de ms de 100 Hojas de trabajo en Lotus 123 para los clculos ms usuales. Tratamiento de Torres de enfriamiento. Principios de Limpieza y Saneamiento en la Industria de Alimentos y Bebidas.

Cualquier sugerencia que ayude a la presentacin o contenido es bienvenida, por favor comunquemela; Dr. Ing. Guillermo Etienne 1626 Mallard Drive Eagan MN 55122-2556 U.S.A. Tel 651 686 9785 Buzn electrnico: [email protected] www.cleaningandsanitation.com

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Hojas de Trabajo

Los macros representan una forma de acortar las instrucciones en un programa o de adaptar el programa a necesidades particulares. Se activan al oprimir simultneamente la tecla Alt y la letra respectiva. En las hojas de trabajo Lotus 123 se han designado los siguientes Macros: - Para borrar los datos introducidos en la hoja de trabajo, Alt b - Para imprimir la hoja de trabajo, Alt p En la hojas de Excel no se incluyen macros. Todas las hojas se han protegido excepto en las celdas donde hay frmulas. Si se necesitara cambiar la forma del reporte, desproteja primero, haga los cambios que requiera y luego proteja su hoja nuevamente. Las funciones @ de Lotus permiten desarrollar un nmero muy importante de ecuaciones matemticas. Realmente Lotus y Excel representan la solucin para los clculos de los sistemas de potabilizacin y tratamiento de aguas. Sin embargo, en algunos clculos no existe una ecuacin matemtica que relacione las variables con los datos; por ejemplo, el dimetro nominal de una tubera con el dimetro interno real. En este caso se construye una tabla con dimetros nominal y real, y en seguida se utiliza la funcin @vlookup (tabla de valores, columna) con el fin de localizar el valor correcto del dimetro interno en la tabla. En ningun caso se recomienda archivar los valores en las Hojas de Clculo. Si desea archivar, cambie de nombre a la hoja y archive en su computadora y no en el disco con la Hojas originales. Cuando existen gran cantidad de valores experimentales y se desconoce la relacin matemtica, se puede correr algn programa de ajuste de ecuaciones de tal manera que se encuentre la que mejor se adapte. En cuanto se haya determinado esta ecuacin "experimental", se usa en la Hoja de trabajo como frmula. En caso de que hubiera curvas experimentales sin ecuacin matemtica, se tabulan los valores, se introducen en algn programa de ajuste matemtico y se encuentra la mejor ecuacin. Si una ecuacin ajustara muy bien en cierta parte de la curva y otra ecuacin en otra parte, se utilizar la funcin @if(.....) para definir los lmites en que se aplica cada una de las ecuaciones.

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Donde est el agua?

El ciclo del agua comienza con la lluvia. Una parte penetra en el subsuelo (cerca del 20%) y el resto impregna el suelo y corre hacia el mar formando arroyos, lagos y ros. Parte del agua que impregna la tierra se va a evaporar cuando la lluvia cese y cuando la humedad disminuya. En la hoja de trabajo: lluvia se presenta la forma rpida de clculo inmediato de la cantidad de lluvia que se puede recuperar y almacenar en un lago, laguna artificial o represa. Existen varios sitios donde encontrar informacin sobre la precipitacin anual promedio en Mxico; www.worldbook.com/wb/Media?id=mp000367. SEMARNAT y la Comisin Nacional del Agua publican tambin la precipitacin anual en Mxico. Los recursos hidrolgicos son de vital importancia para el desarrollo socioeconmico de Mxico. Sin embargo, la gran diversidad fisiogrfica y climtica del pas hacen que el agua no est distribuida regularmente en el pas. En Mxico hay un promedio anual de 780 mm de precipitacin pluvial, que corresponde a un volumen de 1 532 millones de m3; en la zona norte y en el altiplano (52 % del territorio) la media anual es inferior a los 500 mm, y en slo una porcin del sureste (7 % del territorio), la precipitacin alcanza valores superiores a los 2,000 mm anuales. La precipitacin ocurre en dos ciclos anuales, el ms importante tiene lugar de mayo a noviembre y concentra el 80% de las lluvias, debido a que en sta temporada aparece el mayor nmero de huracanes y tormentas tropicales; el segundo ciclo ocurre de noviembre a abril y obedece a invasin de masas de aire polar (nortes) que afectan gran parte del territorio nacional.(http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/8agua.html) El agua que corre por la superficie arrastra la tierra frtil primero y despus la arcilla superficial sobretodo si la superficie esta desprovista de vegetacin y de rboles que retengan la lluvia. Esto se nota por el color de los ros que van cargados de sedimentos provenientes de la tierra frtil. Toda el agua va en direccin al mar. Si los efluentes de aguas negras de las ciudades no se tratan, estos indudablemente se van a mezclar con los arroyos y ros contaminando el agua casi pura de lluvia. El ro Pnuco a la entrada al mar lleva ms del 11% de aguas originadas en las aguas negras de la zona metropolitana, Tamazunchale, Valles, Pnuco, Tampico y Ciudad Madero. Acciones para obtener agua: 1. En cada nueva subdivisin o fraccionamiento, formar lagos artificiales que recojan el agua de lluvia. 2. En cada ciudad o localidad separar los drenajes: - Aguas negras - Drenaje pluvial Si los drenajes no estn separados (se nota por el olor de las alcantarillas en la ciudad sobretodo en 8

la noche) la planta de tratamiento de efluentes no tendr capacidad suficiente en los das de lluvia. 3. Enviar el drenaje pluvial a lagos artificiales. 4. Proteger a los lagos, presas y ros con rboles y plantas en las orillas que impidan el arrastre de tierra y arcilla que asolbar el lago o presa perdiendo volumen. Hay presas con una profundidad menor de 1 metro debido a la gran cantidad de arcilla que se ha arrastrado. 5. En grandes construcciones como aeropuertos, trboles de cruces en las carreteras, crear el declive para formar pequeos lagos. 6. Evitar la eutrificacin de los lagos y lagunas, regulando el uso inmoderado de fertilizantes en los terrenos aledaos. 7. Recuperar los lagos agonizantes, sobretodo los que se encuentran en las ciudades como Tampico; Laguna del Carpintero, Villahermosa; Laguna de la Ilusiones, Mxico DF y alrededores; Xochimilco, Lago de Guadalupe, Michoacn con sus lagunas llenas de lirio acutico, etc. Recuperacin de lagos y lagunas Las lagunas se recuperan, desviando a la planta de tratamiento a los drenajes de aguas negras que actualmente llegan a las lagunas, dragando y aireando hasta lograr oxgeno estable en el agua. Sembrando peces y plantas locales y regulando la fertilizacin de los terrenos aledaos. Los acuferos Los basureros mal construidos y mal terminados contaminan gravemente a los acuferos. El agua de lluvia se percuela en la misma forma que se hace caf en una cafetera de filtro. El agua disuelve a muchos compuestos inorgnicos y orgnicos y va a dar al acufero en el subsuelo y finalmente aparecen esos compuestos en los pozos artesianos o en los manantiales cercanos. Los basureros se deben proteger colocando una capa de arcilla en el fondo, compactar la basura, colocar una capa de arcilla en la superficie y otra de tierra, luego sembrar alguna clase de csped y plantas en la superficie para impedir que el agua penetre. Colocar respiraderos para la expulsin de gases y tratar de usarlos como combustible. Una mejor solucin es mandar a la basura a una planta bien diseada para su combustin autgena y usar el calor generado. La combustin autgena se hace posible solo cuando la basura contiene menos del 30% de agua. Recuperacin natural Nuestro planeta ya no tiene capacidad para recuperar el agua, la superficie de la tierra y el aire en forma natural. Las consecuencias para los humanos y para los animales son catastrficas; bebes que nacen sin cerebro, cncer hasta en los peces y en los humanos, ms de 100 contaminantes qumicos (que no existan antes de 1945) y que ya se encuentran en la sangre de la mayora de todos nosotros. Mercurio en el atn y en otros peces que pasa a todos nosotros y hasta Tefln en la sangre de bebs recin nacidos. Contaminar el medio ambiente por flojera o por descuido es daar la salud de todos los habitantes y los que van a nacer. Cosecha de neblina La neblina se puede condensar, colectar y emplearse para beber. Esto es especialmente til en 9

lugares altos y fros o lugares con alta humedad. Se construye un bastidor donde se coloca una tela mosquitera de plstico y un colector horizontal con una manguera que va a dar a un recipiente colector. Para obtener los datos de diseo sbase al cerro donde sospeche que puede haber una buena cosecha de agua. Note los vientos dominantes, coloque un colector de un metro cuadrado sobre estacas para que el viento le pegue perpendicularmente. Obtenga los datos y calcule la produccin por metro cuadrado de tela mosquitera de plstico y relacione con el agua que se requiere. Haga el diseo final basndose en la superficie requerida.

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AGUA DE LLUVIA

Fecha:

11/30/06

archivo:

lluvia

DATOS Superficie a recuperar el agua de lluvia: Precipitacin annual*: Rendimiento:

2 20 km 500 mm 60 % (entre 60-95%)

RESULTADOS Volumen recuperable total de agua:

3 6000 m 6000000 L

OBSERVACIONES *Precipitacin incluye la nieve y el granizo y se mide en mm o en pulgadas de agua por da o por ao. Esto representa la profundidad del agua si esta no se evapora o se absorbe en el suelo o subsuelo. La precipitacin annual es la suma de todas las precipitaciones durante el ao.

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Componentes del agua

Debido a la muy posible contaminacin de las fuentes de agua, estas se deben analizar completamente cada seis meses cuando menos. Turbidez Los componentes suspendidos en el agua son responsables por la turbidez. Los slidos son; material orgnico, material inorgnico viruses, algas, y partculas muy finamente divididas. La especificacin para la turbidez en agua potable es de 1 NTU (Unidad de turbidez nefelomtrica). La razn de estas especificaciones es que los compuestos responsables por la turbidez van a interferir con el tratamiento de cloracin. En algunos casos se puede aceptar 5 NTU como nivel mximo, siempre y cuando se demuestre que no interfiere con el tratamiento de cloracin. Los valores tpicos de turbidez son: Agua de ro: Desde 15-30 NTU pero puede llegar a 1000 NTU en pocas de lluvia intensa. Agua de lago o laguna: Desde 2 hasta 35 NTU Agua de Lago o laguna: 25-50 unidades Bacteriologa Catando (Probando) el agua El agua se cata igual que el vino. Los vasos deben estar perfectamente limpios y enjuagados con agua pura. El agua debe estar a temperatura ambiente. Tome un poco de agua en la boca, mueva el agua alrededor de la boca apretando los labios para que no salgan los aromas de la boca. Pase el agua entre la lengua y el paladar y saborela al fondo de la boca, en la garganta. Cuando se cata, toda la boca est involucrada; los lados de la lengua pueden detectar si sabe cida, la parte media de la lengua si sabe salada, la punta si sabe dulce y la parte posterior de la lengua si sabe amarga. Las aguas de distintos orgenes varan en sabor, olor y apariencia. Las pruebas organolpticas se basan tanto en el sabor como en el olor y apariencia. Las muestras para prueba son de 90-100 ml cada una, a temperatura ambiente en recipientes de vidrio perfectamente limpios y sin residuos de detergente. El anlisis organolptico debe incluir los siguientes datos:

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Muestra Transparencia A B C D E

Olor

Sabor

Evaluacin

Escala de avaluacin: 10, excelente, 9, muy buena, 8 buena, regular, 7 solo para cocinar, 6, inferior, solo para lavar, 5 inaceptable. Problemas de sabor Salada Alcalina Metlica Alta en sodio. Alta dureza, alta alcalinidad alto contenido en slidos totales disueltos. Bajo pH, alto contenido de metales tales como fierro a niveles superiores de 0.004 mg/L, o cobre a 2-5 mg/L. Manganeso.

Problemas de olor Huevo podrido, olor a hongos, a tierra mojada, cesped, a pescados, a pepinos. Aceite mineral Metano Fenlico

cido sulfhdrico, bacterias reductoras de sulfatos, reaccin del calentadores elctricos, bioproductos de las algas.

Gasolina, diesel, contaminacin con bacteria. Descomposicin orgnica en el acufero o presencia de gas. Contaminacin industrial o de gasolina.

A producto qumico Contaminacin de productos qumicos industriales. Controlables con permanganato de potasio: - Olores y sabores a pescado, csped, sptico, fenlico, azufre, pepinos, Controlables con carbn activado y permanganato de potasio: - Olores y sabores a tierra, moho, y flores Para problemas de olores y sabores, primero se tiene que identificar la causa y luego ensayar la solucin o las soluciones.

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Problemas de apariencia Color lechoso Precipitacin de carbonatos, aire excesivo, slidos suspendidos. Tinte oscuro Reacciones con manganeso o posiblemente fierro, bacteria reductora de fierro. Presencia de compuestos hmicos o flvicos, fierro, bacterias reductoras de fierro. Presencia de fierro disuelto o precipitado, bacterias reductoras de fierro. Tuberas de cobre corrodas o vlvulas de bronce deszincificadas. En otros casos puede deberse a las algas verdes.

Amarillenta

Rojiza Verde

El color del agua se puede deber a los distintos grados de oxidacin del fierro y del nivel de concentracin. Se debe ya sea a la tubera de su edificio o residencia o a los tubos de distribucin. Despus de un terremoto las partculas de herrumbe de los tubos se desprenden y producen una gran cantidad de fierro causando la coloracin en el agua y problemas de desactivacin de los saneadores, reaccin con detergentes, taponamiento de vlvulas y orificios. Si son las tuberas de distribucin: - Solo el agua fra esta coloreada. - El agua no se aclara an cuando se deja correr por algn tiempo. Si son las tuberas de su edificio o casa: - El agua esta coloreada en las maanas o cuando se usa despus de un periodo largo inactivo. - El agua se aclara despus de dejarla correr un rato. - El agua est coloreada solo en unas cuantas llaves o tomas. - La coloracin es solo en el agua caliente.

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Agua potable A continuacin se presentan los estndares primarios y secundarios del agua de acuerdo a los lmites establecidos por la Organizacin Mundial de la Salud y de acuerdo a los conocimientos actuales aceptados. Estas normas pueden variar de pas a pas e incluso en cada estado o provincia, dependiendo de las autoridades locales de salubridad. TABLA I. CONTAMINANTES PRIMARIOS Y SUS LIMITES MAXIMOS PARA AGUA POTABLE. Consulte a las autoridades de salubridad para datos especficos en su localidad.

Componente

lmite mximo mg/L 0.05 (valor muy alto, se debe bajar) 1.0 0.01 0.05 0.05 0.002 10.00 0.01 0.05 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 0.0002 0.004

Arsnico Bario Cadmio Cromo Plomo Mercurio Nitrato como N Selenio Plata Fluoruro a 12 C a 12.1-14.6 C a 14.7 17.6 C a 17.7-21.4 C a 21.5-26.2 C a 26.3-32.5 C Endrin Lindano

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TABLA I. Contina. Toxafeno Metoxiclor 2,4 D 2,4,5 TP (Silvex) TTHHM 0.005 0.1 0.1 0.001 0.1 (pCi/l) 5 5 15 1*

Radio 226 Radio 228 Actividad alfa excluyendo Radn y Uranio Turbidez (NTU) Coliformes, Filtro de membrana Tubo de fermentacin porciones de 10 ml.

1 por 100 ml no deben estar presentes en ms del 10% de las porciones en cualquier mes.

La presencia de coniformes indica la contaminacin por escremento humano o animal. *La turbidez se puede aceptar hasta 5 NTU si se demuestra que no hay interferencia con el proceso de desinfeccin. *La turbidez tiene efectos negativos puesto que interfiere con el proceso de desinfeccin, hace imposible mantener un residuo de cloro en el agua, interfiere con las pruebas microbiolgicas del agua, y esteticamente es inaceptable. La cuenta de organismos coliformes, muestra la calidad bacteriolgica del agua. Su presencia indica que el agua est contaminada por excremento humano o animal y existe la probabilidad de bacterias patgenas en esa agua. Su valor mximo aceptable depende del mtodo utilizado.

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TABLA II. CONTAMINANTES SECUNDARIOS Y SUS LIMITES MAXIMOS PARA AGUA POTABLE Consulte a las autoridades para datos especficos en su localidad. Componente lmite mximo

Cloruros Color Cobre Corrosividad Agentes espumantes Fierro Manganeso Olor pH Sulfatos Slidos totales disueltos Zinc

250 mg/L 15 unidades de color 1 mg/L ninguna 0.5 mg/L 0.3 mg/L 0.005 mg/L 3 TON 6.5 a 8.5 250 mg/L 500 mg/L 5 mg/L

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ESTANDARES PRIMARIOS DE POTABILIDADarchivo: potab1 Parmetro Coliformes: Turbidez: U.S.A. 1/100 ml 1-5 OMS* Unidades 3/100 NTU

Arsnico: Bario: Cadmio: Cromo: Floruro (F): Plomo: Mercurio: Nitrato como N: Selenio: Plata:

0.05 1.00 0.01 0.05 4.00 0.05 0.002 10.00 0.01 0.05

0.05 mg/L mg/L 0.005 mg/L 0.05 mg/L 1.5 mg/L 0.05 mg/L 0.001 mg/L 10 mg/L 0.01 mg/L mg/L

ESTANDARES SECUDARIOS Aluminio: Cloruros (Cl): Color, (unidades): Cobre: Fluoruro: Surfactantes: Fierro: Manganeso: Olor, (nmero): pH: Sodio: Sulfatos (SO4): Slidos Totales Disueltos: Zinc: Dureza: Acido sulfhdrico: Turbidez:

VALOR ESTETICO 0.2 mg/L 250 250 mg/L 15 15 1 1 mg/L 2 mg/L 0.5 mg/L 0.3 0.3 mg/L 0.05 0.1 mg/L 3 inofensivo 6.5-8.5 6.5-8.5 20 ** 200 mg/L 250 400 mg/L 500 1000 mg/L 5 5 mg/L 500 no detectable por el consumidor 5 NTU

* Organizacin Mundial de la Salud ** recomendacin de salud

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TABLE III CONTAMINANTES Y SU ELIMINACIN EN AGUAS A POTABILIZAR CONTAMINANTE LMITE ORIGEN EFECTOS EN LA MXIMO SALUDMICROBIOLOGICOS Coliformes < 1 colonia por 100 mls. Aguas negras, excremento, fosas spticas, excremento de animales Afecta al tracto digestivo. Su presencia indica la posible presencia de otras bacterias diarreas, cansancio, e incluso la muerte

TRATAMIENTO *

Cloracin, irradiacin con luz UV

Parsitos (amibas, oxiuros, tenias, lombrices, etctera.) Giardia Lambia

cero

Aguas negras, excremento, fosas spticas

Cloracin, ozonizacin

cero

Excremento humano y animal Torres de enfriamiento, fuentes Erosin, y descargas

Afecta al tracto digestivo Enfermedad de los Legionarios Interfiere con la desinfeccin

Filtracin, cloracin, irradiacin con luz UV Filtracin, cloracin, irradiacin con luz UV Sedimenta cin, floculacin, filtracin

Legionela

cero

Turbidez

0.5-1.0 NTU

* El Tratamiento debe incluir adems el tratamiento de las aguas negras, de la basuras para eliminar los lixiviados, y obviamente la eliminacin de la fuente del contaminante qumico. Confirme los lmites mximos con las autoridades sanitarias y ecolgicas locales.

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COMPUESTOS INORGNICOS Nitratos

LIMITE MXIMO 10 mg/l como N

ORIGENFertilizantes, aguas negras, minerales, contaminante industrial Fertilizantes, aguas negras, minerales, contaminante industrial Corrosin de tuberas de cobre, contaminacin industrial Minerales, infiltracin de agua de mar Aditivo del agua pota ble,(1 mg/l), minerales

EFECTOS EN LA SALUD Sndrome del beb azul

TRATAMIENTO Intercambio inico, osmosis inversa, destilacin

Nitritos

1 mg/L como N

Sndrome del beb azul

Intercambio inico, osmosis inversa, destilacin Intercambio inico, osmosis inversa

Cobre

1 mg/L

Enfermedad de Wilson

Sodio

ninguno

Aumento de la presin sanguinea Fluorosis y manchado de los dientes

Intercambio inico, destilacin Intercambio inico, almina activada, destilacin Cloracin primero y tratamiento con cal y floculacin

Fluoruros

4 mg/L (vara con la T del lugar, ver Tabla de contaminantes) 0.05 mg/L

Arsnico

Defoliantes, esterilizantes, tratamiento de la madera, ind. minera y metlica,ind. textil, petrolera, esmaltes, porcelana, farmaceutica, minerales

Tumores malignos en la piel y pulmones, afecta al sistema nervioso, envenenamiento

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Bario

LIMITE MXIMO 2 mg/L

ORIGENMinerales, perforacin de pozos

EFECTOS EN LA SALUD Afecta al sistema circulatorio y nervioso

TRATAMIENTO Floculacin y tratamiento con cal, intercambio inico, osmosis inversaFloculacin y tratamiento con cal, intercambio inico, destilacin, osmosis inversa Floculacin y filtracin, tratamiento con cal, intercambio inico, osmosis inversa, destilacin

Cadmio

0.005 mg/L

Minerales, fungicidas, baterias, esmaltes, pinturas, refinacin del petrleo, fundidoras Minerales, curtiduras, fundidoras, ind. minera y de metales, tratamiento de torres (prohibido), refinacin del petrleo Soldaduras, baterias, lixiviados, gasolinas, tintas, porcelanas, esmaltes y fundidoras

Anemia, desrdenes bronquiales, y del hgado

Cromo

0.1 mg/L

Afecta al hgado, piel y al sistema digestivo

Plomo

0.015 mg/L

Afecta al sistema nervioso y reproductivo, causa hipertensin

Floculacin y filtracin, intercambio inico, osmosis inversa, destilacin, control de la corrosin de soldaduras

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Mercurio

LIMITE MXIMO 0.002 mg/L

ORIGENInd. minera, fungicidas, pinturas, bactericidas, termmetros, barmetros, laboratorios, ind. petrolera, y hulera, y fundidoras Minerales, alimentos para animales, ind. textil, de la madera, porcelanas, esmaltes, fundidoras e ind. farmacutica Depsitos minerales, tubos y tanques de asbesto y cemento

EFECTOS EN LA SALUD Afecta al sistema nervioso y a los riones

TRATAMIENTO Floculacin y tratamiento con cal, filtracin y carbn activado, destilacin

Selenio

0.05 mg/L

Afecta al sistema nervioso, causa dermatitis e irritacin

Floculacin y tratamiento con cal, filtracin, osmosis inversa, almina activada

Asbesto

7 MFL (millones de fibras/litro)

Causa cancer

Filtracin, microfiltraci, y osmosis inversa

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COMPUESTOS ORGNICOSTetracloruro de carbono

LMITE MXIMO

ORIGEN

0.005 mg/L

Limpiadores, solventes, refrigerantes, fumigantes, resinas, pinturas, y formulaciones de tintas

EFECTOS EN LA SALUD Causa cancer, afecta al sistema digestivo y nervioso

TRATAMIENTO

Carbn activado granular

Dibromocloropropano

0.0002 mg/L

Fumigante para frijoles, algodn, prohibido su uso desde 1977

Probablemente causa cancer


1,1 Dicloroetileno

0.007 mg/L

Colorantes, plsticos, perfumes, pinturas y adhesivos

Afecta a los riones e hgado y causa nausea


Cis-1,2, Dicloroetileno

0.07 mg/L

Solvente en colorantes, perfumes y lacas

Afecta al hgado y a los sistemas nervioso y circulatorio


Trans-1,2 Dicloroetileno

0.1 mg/L

Solvente en colorantes, perfumes, lacas y hule

Afecta al hgado, y a los sistemas nervioso y circulatorio


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1,2 Dicloroetano

LMITE MXIMO 0.005 mg/L

ORIGEN Gasolina, pinturas, barnices, desengrasante, insecticidas y fumigantes

EFECTOS EN LA SALUD Dao al hgado y riones, causa nausea

TRATAMIENTO Carbn activado granular

1,2 Diclorobenceno

0.6 mg/L

Fumigantes, insecticidas, ceras, resinas, hule y asfalto

Afecta a los pulmones, hgado y riones


1,4 Diclorobenceno

0.075 mg/L

Repelentes de insectos, germicidas, pesticidas y fumigantes

Afecta al sistema nervioso, hgado y riones. Causa probable del cancer


1,2 Dicloropropano

0.005 mg/L

Insecticidas, fumigantes, lavado en seco, resinas, ceras, y productos petroleros Resinas epoxidas, floculantes en el tratamiento de agua, resinas y barnices Aditivo de gasolinas, fumigante

Afecta a los pulmones, hgado y riones


Epicloridrina

cero

Afecta a los riones, y pulmones. Causa probable del cancer


Dibromuro de etileno

0.00005 mg/L

Causa probable del cancer


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Monoclorobenceno


ORIGEN Pesticidas, limpiador de metales, y solvente

EFECTOS EN LA SALUD Afecta al sistema nervioso, hgado y rionesAfecta al sistema nervioso, hgado y riones Afecta al sistema nervioso, hgado y riones

TRATAMIENTO Carbn activado granular

Etilbenceno

0.7 mg/L

Gasolinas, insecticidas, y asfalto


Clorobenceno

0.1 mg/L

Solvente en pinturas, desengrasante de metales, insecticidas


Estireno

0.1 mg/L

Plsticos, resinas y poliestireno espandido

Afecta al sistema nervioso, hgado y riones Afecta al sistema nervioso. Causa probable del cancer. Produce anestesia Irritante, afecta al sistema nervioso, causa probable del cancer Afecta al sistema nervioso. Causa narcosis y probablemente cancer


Tetracloroetileno

0.005 mg/L

Lavado en seco, desengrasante de metales, hules, ceras, pinturas y tintas Lavado en seco, desengrasante de metales, hules, ceras, pinturas y tintas Pesticidas, plsticos y en metales


Tricloroetileno

0.005 mg/L


1,1,1,Tricloroetano

0.2 mg/L


26

Tolueno


ORIGEN Gasolinas, pinturas, adelgazadores, solventes, lacas y adhesivos

EFECTOS EN LA SALUD Afecta al sistema nervioso, hgado y riones, causa probable del cancerAfecta al sistema nervioso y a los msculos, probable causa del cancer Afecta al sistema nervioso, Causa probable del cancer Afecta al sistema nervioso. Bebs que nacen sin cerebro (sndrome de Matamoros)

TRATAMIENTO Ozonizacin. Carbn activado granular

Trihalometanos TOTAL

0.1 mg/L

Se forman cuando el agua contiene hidrocarburos y se trata con cloro Plsticos, adhesivos, refrigerante, tuberas


Cloruro de vinilo 0.002 mg/L


Xilenos

10 mg/L (nivel muy alto)

Pinturas, tintas, detergentes, productos del petrleo


27

PESTICIDASAldicarb Aldicarb sulfona Aldicarb sulfxido Carbofurano Clordano Endrin Heptaclor Heptaclorepoxida Lindano Metoxiclor Toxafeno

LMITE MXIMO0.003 mg/L 0.002 mg/L 0.004 mg/L 0.04 mg/L 0.002 mg/L 0.0002 mg/L 0.0004 mg/L 0.0002 mg/L 0.0002 mg/L 0.04 mg/L 0.003 mg/L

ORIGENInsecticidas y fumigantes. Heptaclor epoxida se convierte en epoxida por los organismos del suelo

EFECTOS EN LA SALUD Afecta a los sistemas nervioso, y respiratorio, hgado y riones. Causa anemia y leucemia. Causa probable del cancer

TRATAMIENTOCarbn activado granular

HERBICIDAS Alaclor Atrazina 2,4-D Pentaclorofenol 2,4,5-TP(Silvex)

0.002 mg/L 0.003 mg/L 0.07 mg/L 0.001 mg/L 0.05 mg/L

Herbicidas, y pentaclorofenol como preservativo de la madera

Afecta a los sistemas nervioso, reproductivo, respiratorio, hgado, corazn, hgado y riones. Causan anestesia, y probable causa del cancer Afecta a la piel y al hgado, causa nausea. Probable causa del cancer

Carbn activado

Bifenilos policlor ados

0.0005 mg/L

Transformadores elctricos


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RADIONUCLEIDOSPartculas alfa

LMITE MXIMO15 pCi/L

ORIGENResiduos radioactivos y minerales de uranio

EFECTOS EN LA SALUD Causa probable del cancer, afecta al tejido oseo, sarcomas del hueso, y de la cabezaCausa probable del cancer, afecta al tejido oseo, sarcomas del hueso, y de la cabeza Causa probable del cancer, afecta al tejido oseo, sarcomas del hueso, y de la cabeza

TRATAMIENTOOsmosis inversa, intercambio inico, tratamiento con cal a pH altos Osmosis inversa, intercambio inico, tratamiento con cal a pH altos Osmosis inversa, intercambio inico, tratamiento con cal a pH alto

Partculas beta

4 mrem/ao

Residuos radioactivos, minerales de uranio

Radio 226 y 228

5 pCi/L

Desechos radioactivos y minerales

Ci = Curie, unidad de medida de radioactividad

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TABLE IV MTODOS DE ANLISIS ASTM MS USADOSASTM Volumenes 11.01, 11.02 File ASTMword

NmeroD 857-89 D 858-90 D 932-85 D 993-58 D 1068-90 D 1179-88 D 1253-86 D 1291-89 D 1292-86 D 1687-86 D 1688-90 D 1691-90 D 1782-78 D 1783-87 D 1886-90 D 1889-88a D 1890-90 D 1943-90 D 2035-80 D 2036-89 D 2330-88 D 2460-90 D 2687-84 D 2776-79 D 3086-85 D 3087-78 D 3223-86 D 3370-82 D 3375-84 D 3454-86 D 3508-78 D 3534-85 D 3559-90 D 3856-88 D 3867-90

NombreTest methods for aluminum in water Test methods for manganese in water Test method for iron bacteria in water and water-formed deposits Test methods for sulfate-reducing bacteria in water and water-formed deposits Test methods for iron in water Test methods for flouride ion in water Test method for residual chlorine in water Practice for determining chlorine requirement of water Test method for odor in water Test methods for chromium in water Test methods for copper in water Test methods for zinc in water Test methods for operating performance of particulate cation-exchange materials Test methods for phenolic compounds in water Test methods for nickel in water Test method for turbidity of water Test method for beta particle radioactivity of water Test method for alpha particle radioactivity of water Practice for coagulation-flocculation jar test of water Test methods for cyanides in water Test method for methylene blue active substances Test method for radionuclides of radium in water Practices for sampling particulate ion-exchange materials Test methods for corrosivity of water in the absence of heat transfer (weight loss methods) Test method for organochlorine pesticides in water Test method for operating performance of anion-exchange materials for strong acid removal Test method for total mercury in water Practices for sampling water Test method for column capacity of particulate mixed bed ion exchange materials Test method for radium-226 in water Method for evaluating water testing membrane filters for fecal coliform recovery Test method for polychlorinated biphenyls (PCB's) in water Test methods for lead in water Guide for good laboratory practices in laboratories engaged in sampling and analysis of water Test methods for silver in water

30

D 3923-80 D 3977-80 D 4188-82 D 4194-89 D 4249-83 D 4266-83 D 4282-89 D 4374-90 D 4412-84 D 4456-85 D 4472-89 D 4516-85 D 4548-86 D 4582-86 D 4657-87 D 4658-87 D 4692-87 D 4778-88 D 4993-89 osmosis D 5042-90

Practices for detecting leaks in reverse-osmosis devices Practice for determining suspended-sediment concentration in water samples Practice for performing pressure in-line coagulation-flocculation-filtration test Test methods for operating characteristics of reverse osmosis devices Test method for enumeration of Candida albicans in water Test methods for precoat capacity of powdered ion-exchange resins Test method for determination of free cyanide in water and wastewater by microdiffusion Test methods for cyanide in water-automated methods for total cyanide and acid dissociable cyanide Test methods for sulfate-reducing bacteria in water and water-formed deposits Test methods for physical and chemical properties of powdered ion exchange resins Guide for recordkeeping for reverse osmosis systems Practice for standarding reverse osmosis performance data Test method for anion-cation balance of mixed bed ion-exchange resins Practice for calculation and adjustment of the Stiff and Davis stability index for reverse osmosis Test method for polynuclear aromatic hydrocarbons in water Test method for sulfide ion in water Practice for calculation and adjustment of sulfate scaling salts (CaSO4, SrSO4, and BaSO4) for reverse osmosis Test method for determination of corrosion and fouling tendency of cooling water under heat transfer conditions Practice for calculaiton and adjustment of silica (SiO2) scaling for reverse

Test methods for estimating the organic fouling of particulate anion exchange resins D 5129-90 Test method for open channel flow measurement of water indirectly by using width contractions D 5130-90 Test method for open-channel flow measurement of water indirectly by slope-area method F 316-86 Test methods for pore size characteristics of membrane filters by bubble point and mean flow pore test F 317-72 Test method for liquid flow rate of membrane fluids F 488-79 Test method for total bacterial count in water D-19 P215 Proposed test method for polychlorinated biphelyls (PCBs) in water by gas chromatography/mass spectrometry D-19 P217 Proposed test method for total tetra through octachloro-dibezo-p-dioxins and dibenzofurans in water D-19 P219 Proposed test method for 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) and 2,3,7,8-tetrachlorodibenzofuran (TCDF) in water Esta es solo una lista parcial de los mtodos ms importantes y ms usados. La ASTM publica un manual dedicado solamente a las pruebas de agua.La referencia 1 en la bibliografa al final del libro proporciona igualmente las metodologas para los anlisis del agua.

31

EVALUACION E INTERPRETACION DE AGUA A TRATARSE Estandares Secundarios. Consulte a las autoridades sanitarias para los datos locales. Fecha: 11/23/06 archivo: agua2

Lmite mximo Cloruros: 156 mg/L 250 mg/L Color: 15 mg/L 15.00 unid. de color Cu: 2.0 mg/L 1 mg/L Corrosividad: corrosiva no corrosiva Agentes espumantes: 0.6 mg/L 0.5 mg/L Fe: 0.4 mg/L 0.3 mg/L Mn: 0.1 mg/L 0.05 mg/L Olor: 5.0 TON* 3 TON pH: 9.0 mg/L 6.5-8.5 mg/L Sulfatos: 300.0 mg/L 250 mg/L Slidos Tot. Disueltos: 550.0 mg/L 500 mg/L Zn: 6.0 mg/L 5.0 mg/L RESULTADOS Cloruros: Aceptable Color: Aceptable Cu: Floculacin,filtracin Corrosividad: Ajuste la alcalinidad, vea la Hoja; Indices. Agentes espumantes: Carbon Activado Fe: Cloracin, filtracin Mn: Cloracin, KMnO4, filtracin Olor: Cloracin,KMnO4, o aereacin pH: Ajuste el pH con cido Sulfatos: Complemente su fuente de agua, u O.I. parcial Slidos Tot. Dislt: Complemente su fuente de agua, u O.I. parcial Zn: Floculacin,filtracin OBSERVACIONES *TON = Treshold Odor Number, Nmero de Olor

DATOS

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EVALUACION E INTERPRETACION DE AGUA A TRATARSE Estandares Primarios. Consulte a las autoridades sanitarias para los datos locales. Fecha: 11/23/06 archivo: aguaI DATOS Lmite mximoAs: Ba: Cd: Cr: Pb: Hg: N: Se: Ag: F*: 0.060 0.300 0.000 0.055 0.001 0.000 3.000 0.004 0.020 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L como Nitrato mg/L mg/L mg/L a 12C mg/L a 12.1-14.6C mg/L a 14.7-17.6C mg/L a 17.7-21.4C mg/L a 21.5-26.2C mg/L a 26.3-32.5C mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L p/Ci/L p/Ci/L 0.050 1.000 0.010 0.050 0.050 0.002 10.000 0.010 0.050 2.400 2.200 2.000 1.800 1.600 1.400 0.0002 0.004 0.005 0.1 0.1 0.001 0.1 5 5 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L p/Ci/L p/Ci/L

Endrin: Lindano: Toxafeno: Metoxiclor: 0.004 2,4,D 2,4,5 TP(Silvex): TTHHM: 0.005 Radio 226: 1 Radio 228: 2 Actividad alfa excluyendo Rn y U: 12 p/Ci/L Turbidez: 6 NTU Coliformes: 2 N/100ml en filtro de membrana

15 p/Ci/L 1 NTU 1 N/100ml

Tubo de fermentaciones, no deben de estar presentes ms del 10% de las porciones en cualquier mes. Observaciones * Temperatura promedio mxima del da durante el ao. Introduzca UN SOLO VALOR PARA EL FLUOR. La diferencia en el lmite se debe a que en zonas clidas las personas beben ms agua que en las zonas fras.

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EVALUACION E INTERPRETACION DEL AGUA A TRATARS Contina Estandares Primarios. Consulte a las autoridades sanitarias para los datos locales. Fecha: 11/23/06 archivo: aguaI RESULTADOSAs: Cloracin y tratamiento con cal, Na2CO3 y floculacin Ba: Aceptable Ca: Aceptable Cr: Cloracin y tratamiento con cal Na2CO3 y floculacin Pb: Aceptable Hg: Aceptable N: Aceptable Se: Aceptable Ag: Aceptable F*: Se requiere ajustar el F del agua Endrin: Aceptable Lindano: Aceptable Toxafeno: Aceptable Metoxiclor: Aceptable 2,4,D Aceptable 2,4,5 TP(Silvex): Aceptable TTHHM: Aceptable Radio 226: Aceptable Radio 228: Aceptable Actividad alfa excluyendo Rn y U: Aceptable Turbidez: Floculacin con alumbre/filtracin Coliformes: Cloracin, filtracin y ajuste de cloro OBSERVACIONES * El fluor se baja algo con cal y carbonato de sodio, si en las pruebas no se obtienen los resultados requeridos, entonces se necesita pasar por almina o tratar una parte del agua con osmosis inversa. Si el agua est fuera de especificaciones, haga pruebas de laboratorio de los tratamientos en el siguiente orden: 1 Cloro/KMnO4/Filtracin/Si es necesario Fluoracin/ajuste de Cl. 2 Cloro/Alumbre/Cal/Floculacin/Filtracin/Si es necesario fluoracin/ajuste de cloro. 3 Cloro/Cal/Na2CO3/Separacin/filtracin/Fluoracin si es necesario ajuste de cloro. 4 Cloro/Cal/Na2CO3/Separacin/filtracin/Carbn activado/fluoracin si es necesario/ajuste de cloro.

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NMERO MS PROBABLE DE COLIFORMES POR 100 mls. DE MUESTRA archivo: coliform

DATOS Nmero de tubos positivos de 10 ml: Nmero de tubos positivos de 1 ml: Nmero de tubos positivos de 0.1 ml:

0 tubos positivos 2 tubos positivos 3 tubos positivos

RESULTADOS Nmero ms probable de coliformes por 100 ml de muestra (NMP) NMP: 9.2

Referencia Standard Methods for the examination of water and waste water, Am. Public Health Assoc. 1993.

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CLCULO DE TURBIDEZ En el caso de muestras muy turbias es necesario hacer una dilucin para que la turbidez pueda ser leida en el nefelmetro. Fecha: 11/17/06 archivo: turbidez

DATOS Turbidez de la muestra diluida: Volumen final de la dilucin: Volumen de la muestra original: 12 NTU * 100 mls. 10 mls.

RESULTADOS Turbidez de la muestra original: 120 NTU

* Nephelometric Turbidity Unit OBSERVACIONES El limite mximo aceptable de la turbidez es 1. Se puede aceptar hasta 5 solo en casos donde se demuestre que este valor no afecta al poder germicida del cloro.

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pH, ALCALINIDAD, Y SLIDOS TOTALES DISUELTOS archivo: Fecha: 11/23/06

phalc

Escriba lod datos en las celdas sin proteccin. ALCALINIDAD DEL AGUA, pH, y CARBONATOS Alcalinidad total: pH: RESULTADOS Bicarbonatos: Carbonatos: Hydroxilo: CO2: 2909 ppm como CaCO3 8.5

2809 ppm como CaCO3 100 ppm como CaCO3 0 ppm como CaCO3 17 ppm como CO2

SLIDOS TOTALES DISUELTOS A partir de la resistividad Resistividad: Slidos Totales Disueltos:

1200 Ohms-cm 417 ppm

A partir de la Conductividad Conductividad: Slidos Totales Disueltos:

1209 Micromhos-cm 605 ppm

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RELACIONES DE LA ALCALINIDAD

Fecha:

11/17/06

archivo:

alcalini

DATOS Alcalinidad P: Alcalinidad M: 150 ppm como CaCO3 180 ppm como CaCO3

RESULTADOS Alcalinidad como OH-: CO3=: HCO3-: 120 ppm como CaCO3 60.00 ppm como CaCO3 ppm como CaCO3

OBSERVACIONES P= Fenoftaleina, titulacin a pH 8.2 M= Naranja de Metilo, titulacin a pH 4

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EQUIVALENTES EN ppm de CaCO3

Fecha:

11/17/06

archivo:

equiva

DATOS Peso molecular del compuesto o del ion: Valencia: Concentracin: 102.08 2 100 ppm

RESULTADOS Concentracin como CaCO3: 100.00 ppm

OBSERVACIONES

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VISCOSIDAD CINEMTICA DEL AGUA Fecha: 11/23/06

Archivo:

viscin

DATOS Temperatura:

26 C (solo entre 25-250C)

RESULTADOS Viscosidad cinemtica:2 0.00955 cm /s

Referencia: A.E. Bastawissi, Calculate kinematic viscocity of liquid water. Calculation and Shortcut Deskbook, Chemical Eng. p.7.

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Tamao de la planta de tratamiento y guas de diseoEl tamao depender de la poblacin a servir, y del crecimiento esperado en esa localidad. La planta se disea para la poblacin que existir dentro de 10 aos como mnimo. En general los consumos de agua varan desde 150 litros hasta 500 litros por persona por da, siendo 325 L/persona un valor razonable. El sistema de potabilizacin se disea para crecer ya sea en una planta con mdulos repetitivos semejantes o con una serie de plantas pequeas en cada localidad colonia o barrio. Una ciudad vieja probablemente tenga fugas en el sistema de distribucin de agua que pueden ir desde 20 hasta el 40%, el D.F. tiene 36% de fugas de agua. La filosofa de diseo debera ser el construir varios mdulos pequeos en lugar de uno grande, y esto tambin es vlido para los equipos. Es ms adecuado el tener 2 mdulos de 4 filtros cada uno de una rea filtrante de 25m2 cada uno, que tener un solo filtro de una rea de 200 m2 o incluso dos filtros de 100 m2 cada uno. Las ventajas son; fcil mantenimiento, y operacin factible en situaciones de emergencia. Si se requiere una planta de osmosis inversa de 100 m3 por da es preferible construir dos de 55 m3 cada una. As se tiene un ligero exceso de capacidad y holgura para efectuar paros de emergencia y reparaciones de mantenimiento. En todos los clculos no se ha dado ningn margen de seguridad de exceso de capacidad, en general este puede ser de 10-25% y en algunos casos crticos incluso hasta 200 %. Esta decisin es de quien va a pagar por la planta. El rendimiento de una planta potabilizadora o de tratamiento es la relacin en porcentaje del agua que sale de la planta al agua que llega a los consumidores, esto debera ser superior al 80%, sin embargo existen muchas localidades donde debido a la gran cantidad de fugas el rendimiento es mucho menor. En el caso de renovacin de una planta potabilizadora se debe incluir el estudio y las reparaciones necesarias para elevar el rendimiento. El tener tanques de almacenamiento en cada casa es una prctica antihiginica y antieconmica por varias razones; 1 No hay seguridad del contenido de cloro de esa agua y puede haber crecimientos bacterianos y de algas. Los reglamentos sanitarios exigen que el agua llegue a las viviendas con 0.5-1.0 ppm de cloro, cualquier tanque privado de almacenamiento va a bajar el contenido de cloro a niveles inaceptables, no tanto por el reglamento sanitario sino por higiene y salud. 2 En caso de falta de agua, el problema solo se retrasa, ms no se resuelve. 3 Si cierto grupo de la poblacin puede construir grandes reservorios para evitar sus problemas de falta de agua, menos se va a resolver el problema de escasez, al contrario, solo se tendr un grupo de la poblacin con problemas ms graves de agua. 4 Menos caso le hacen las autoridades a suplir agua con la presin estipulada en el cobro de agua. 42

5 Menos atencin se le presta al rendimiento pobre del sistema de distribucin. El sistema de almacenamiento municipal de agua deber ser capaz de proporcionar agua aun en los consumos pico ya sea con un tanque o reservorio o con varios tanques estratgicamente localizados en la ciudad. Para proporcionar la presin se instala ya sea un tanque elevado o un sistema de bombas. Es importante mencionar que en las cisternas de cemento, se deben impermeabilizar las paredes con productos aceptables para el agua potable con objeto de evitar que el agua extraiga el calcio de las paredes y del fondo y que el agua aumente de dureza. Recuerde que la impermeabilizacin con asfalto, libera hidrocarburos al agua y este tipo de impermeabilizante est prohibido en muchos pases. Utilice un impermeabilizante aprobado para sistemas de agua potable solamente. La presin requerida en los sistemas es de: 2.9 kg/cm2, (40 psig) para la zona residencial y de 4.15.12 kg/cm2, (60-75 psig) para zona comercial o industrial.

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TAMAO DE UNA PLANTA POTABILIZADORAFecha: DATOS 11/23/06 Habitantes en 10 aos: Consumo por habitante: Rendimiento: Horas de operacin continua: Tanque de almacenamiento para: 6200 325 80 20 16 archivo: tamano personas L/da * (por omisin, 325) % ** (por omisin 80%) hrs. m3/da m3/hora L/minuto L/segundo m3

2519 125.94 2099 34.98 Tanque de almacenamiento: 1679.2 DIMENSIONES DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO Introduzca los datos correspondientes Tanque rectangular Relacin largo/ancho: 3.00 Profundidad: 2.00 Tanque cilndrico Profundidad: 4.00 RESULTADOS RESULTADOS Tanque rectangular Largo: Ancho: Profundidad: Tanque cilndrico Dimetro: Profundidad: Para tanques elevados, calcule la presin de salida: Altura: RESULTADOS Presin: Bomba necesaria:

Capacidad:

m m

50.19 m 16.73 m 2.00 m 23.12 m 4.00 m 10.00 m 1.00 Kg/cm2 14.223 lb/pul2 4.60 Hp

OBSERVACIONES * El consumo varia de 150-500 litros por habitante por da. ** El rendimiento es la relacin porcentual entre el agua que sale de la planta a el agua que llega a los consumidores, varia entre 40-80%. *** El volmen del tanque de almacenamiento puede ser la suma de los volmenes de varios tanques pequeos colocados estrategicamente en varios puntos de la ciudad. Nota. No se considera el sistema de hidrantes contraincendio. La presin de red municipal es de 2.9 kg/cm2 (40 psig), y (60-75 psig). Los tanques elevados tienen un volumen mximo de alrededor 1890 m3.

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Uso de Agua

Tome estos datos como una gua aproximada solamente. Verifique el consumo en establecimientos similares. Tipo de establecimiento Consumo por persona En litros 13-19 36 230 150 190 20 100 95 75 57 120 38 46 133 7.5 15 0.19-0.37 0.37-0.68 950-1500 230 190 190 190 26-38 19 1514

Aeropuertos Albercas por baista Apartamentos Campamentos tursticos Campamentos de construccin Cines y teatros, por asiento Clubes (no residente) Escuelas con cafetera y gimnasio Escuelas con cafetera sin gimnasio Escuelas sin cafetera y con gimnasio Fbricas Gasolineras, por vehculo Granjas, ranchos y fincas Caballo, mula, res, por animal Lechera, por vaca Cabrito, ovejas, por animal Puercos, por animal Pollos, por animal Guajolotes, pavos, por animal Hospitales Hotel Lavanderas de autoservicio Lugar de construccin Motel Restaurantes Servicios sanitarios en carretera Tiendas, por servicio sanitario

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Cuestionario de diseo de plantaNombre de la planta: Fecha: Localizacin: Terreno disponible: m2 Poblacin a servir en 10 aos: Consumo por habitante: m3/hr L/min Flujo de la planta: m3/da Numero de mdulos: m3/hr L/min Flujo por modulo : m3/da

l/da L/seg. L/seg.

Origen del agua Pozo: Ro:

Lago:

Red de distribucin:

Almacenamiento Agua cruda: hrs. Agua potable: Nmero de tanques o reservorios Agua cruda: Agua potable: 3 Agua cruda: m Agua potable:

hrs. m3

Tanque de preasentamiento Tiempo para asentar: minutos Volumen: m3 Profundidad: m Dimetro: Si el tanque es rectangular, Largo: m Ancho: m Tuberas Flujo: m3/da m3/hr L/min L/seg. Tubera: pulgadas Altura: m N de codos: Cada de presin: psi Caballaje de la bomba:

m

Longitud: Hp, KW

m

Aditivos Aditivo ppm g/hr ml/hr dosificador Cloro inicial: KMnO4 @ 3% Aditivo A Aditivo B: Aditivo C: Tanque de mezclado rpido de aditivos: Dimetro del mezclador esttico: Volumen: Hp del mezclador: Volumen: Hp del mezclador lento: Separador de placas Separacin de placas: Inclinacin de placas: Cantidad de residuos: Filtracin

cm, N de placas: Largo: m Ancho

m

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Nmero de filtros: (uno o dos en retrolavado) Tipo: Lento Rpido Multimedia m3/hr Flujo por filtro en operacin: m3/da Tubera para los filtros: pulgadas rea filtrante total: m2 Por filtro: m2 Altura del lecho filtrante: m Dimensiones del filtro: Altura: m Ancho:

L/min

L/seg.

m Largo:

m

Lavado de filtros Tiempo entre lavados: hrs. Tiempo de lavado: hrs. Agua para lavados: m3 Bomba para los lavados: KW Tanque de asentamiento del agua de lavados: m3 Altura de la columna de agua: m Soplador de aire: L/seg Presin mnima: Kg/cm2 Cloracin y Fluoracin final Aditivo ppm g/hr ml/hr dosificador Cloro: Flor:

lb/in2

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Criterios de diseo de plantas de tratamiento

- Todas las aguas superficiales se deben filtrar. Para sacar agua de un ro se emplea un pozo indio, es decir se perfora un pozo a unos metros de la orilla del ro y de all se saca el agua ya filtrada por la arena de los bordes del ro. - Algunas aguas de pozo cumplen con los requisitos de potabilidad y solo requieren una simple cloracin - Algunas aguas de pozo requieren la remocin de Fe, Mn, color, olor, H2S turbidez, bacterias, viruses, dureza y otras impurezas. - La turbidez se tiene que reducir antes de pasar por los filtros rpidos siempre que sea mayor de 10 NTU, aun cuando los filtros rpidos pueden aceptar continuamente aguas con 50 NTU. Para mayor turbidez, se deben disear tanques de asentamiento. - Es necesario el hacer pruebas de laboratorio y construir una pequea planta piloto. Obtenga sus datos de diseo bajo las condiciones ms severas para que pueda obtener un diseo de una planta que opere correctamente. - Tanto el agua de entrada se debe clorar como ajustar el cloro en el agua a la salida de los filtros. - La eficiencia de la floculacin depende mucho de la agitacin y mezclado que se tenga durante la adicin del floculante.

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Tanque de almacenamiento y ecualizacin

Puesto que el consumo de agua es variable, se requiere uno o varios tanques de ecualizacin que generen una corriente de acuerdo al consumo. Es decir, algunas veces se estar almacenando exceso de flujo; y en otros momentos se descargar a un flujo mayor que el de entrada al tanque o a la planta. Para determinar la capacidad de dicho tanque o tanques, se grafica el volumen cumulativo contra la hora en un perodo de 24 horas. Luego se traza una recta del punto final al inicial, esta recta representa el gasto promedio. Las cantidades arriba o abajo de la recta son los gastos mayores o menores del promedio que es la recta. Los gastos mximos o mnimos son los puntos donde la curva cambia de derivada, es decir donde la tangente es paralela a la recta trazada. La distancia entre el mximo y la recta es el volumen del tanque necesario para poder suplir ese gasto superior al promedio. La distancia entre la recta y el mnimo es el volumen del tanque requerido para almacenar el agua que no se est gastando en ese perodo. Tambin se puede utilizar la Hoja de trabajo correspondiente para hacer estos clculos. Por otra parte, tambin este tanque o estos tanques deben permitir el poder parar parte de la planta en situaciones de emergencia hasta por 2-4 horas sin tener que suspender el suministro de agua a la localidad. En algunas ciudades existen almacenamientos de agua potable para 1-2 das y de agua cruda para varias horas.

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CLCULO DEL VOLUMEN DE ECUALIZACIN Archivo: tanquecu2

V O L U M E N

Horas

5

10

15

20

24

Hora 1 2 3 4 5 6

Volumen cumulativo

Hora 7 8 9 0 11 12

Volumen cumulativo

Hora 13 14 15 16 17 18

Volumen cumulativo

Hora 19 20 21 22 23 24

Volumen cumulativo

Anote los volumenes cumulativos durante 24 horas. Grafquelos contra las horas. Trace una linea entre el cero y el volumen a las 24 horas. Esta linea representa el flujo promedio. Trace lineas paralelas a la linea promedio entre los puntos mximo y mnimo. La diferencia es el volumen necesario para ecualizar el flujo. Un tanque de este volumen amortiguar las variaciones y producir un caudal promedio.

51

52

TAMAO DEL TANQUE DE ECUALIZACIN File: tanqecu Fecha: 11/23/06

DATOS Inicie la medicin a 0:00 hrs. Horas del ciclo: Hora Volumen Cumulativo m3 1 990 2 1782 3 2376 4 2844 5 3222 6 3582 7 4014 8 4752 9 6030 10 6040 11 6070 12 10584 RESULTADOS

24 hrs. Hora Volumen Cumulativo m3 12114 21000 21010 21030 21032 21050 21055 21060 22500 23940 25308 26550

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Flujo promedio: Flujo mximo: Diferencia: Flujo mnimo: Diferencia:

3 1106.25 m /hr 0.3073 M3/seg 3 8886 m /hr 3 2.4683 m /seg 3 7779.75 m /hr

3 2 m /hr 3 0.0006 m /seg 3 -1104.25 m /hr 3 6098.75 m 3 7318.5 m 6.62 hrs. 396.94 min

Tanque de ecualizacin: Diseo: Tiempo de residencia:

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VOLUMEN DE TANQUES

Fecha:

11/30/06

archivo:

volumen

DATOS TANQUE RECTANGULAR O CUADRADO Largo: Ancho: Profundidad: RESULTADO Volumen: TANQUE CILNDRICO VERTICAL Dimetro: Profundidad: RESULTADO Volumen:

15.00 12.00 2.00 360.00

m m m m3

15.00 m 2.00 m 3 353.43 m

TANQUE CILNDRICO VERTICAL CON FONDO CNICO Dimetro: 5.00 m Profundidad sin el fondo (A): 2.00 m Profundidad del cono (B): 0.50 m 3 RESULTADO Volumen: 42.54 m TANQUE CILNDRICO VERTICAL CON FONDO ESFRICO Dimetro: 5.00 m Profundidad sin el fondo (A): 2.00 m Profundidad del fondo (B): 0.50 m RESULTADO OBSERVACIONES Volumen:3 41.79 m

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TANQUES DE PREASENTAMIENTO CON INYECCIN DE AIRE Para asentar, arena, arcilla, y lodo, antes del tratamiento Fecha: 11/17/06 archivo: sedimen2 DATOS 3 Flujo: 60 m /hr Tiempo para asentar en 10 cm *: 240 segundos Slidos sedimentables: 1000 mg/l Tiempo de residencia **: 120 min. RESULTADOS Velocidad lineal de flujo mxima: 0.0003 m/seg 2 Area: 50.00 m 3 Volumen del tanque de sedimentacin: 120 m Profundidad: 2.400 m Ancho: 4.08 m Largo: 12.25 m TANQUE CILINDRICO Profundidad: 2.400 m Dimetro: 7.98 m TANQUE RECTANGULAR Profundidad: 2.400 m Ancho: 4.08 m Largo: 12.25 m 2 Velocidad de desborde: 14.70 m /hr (max = 32.2) SEDIMENTO EN EL FONDO DE LOS TANQUES (cilndrico o rectangular) 60.00 Kg/hr 0.0006 m/hr 1440 Kg/da 0.0144 m/da 43200 Kg/mes 0.432 m/mes 3 Inyeccin de aire: 4.65 m /min OBSERVACIONES * Determine en el laboratorio la velocidad de asentamiento de las partculas en suspensin. ** Las recomendaciones tpicas para este tipo de tanques son: Tiempo de residencia de 120 minutos, velocidad lineal de 5.9 M/hr (M3/M2/hr) y velocidad de desborde de 32.2 m/hr. Disee el sistema de aire en tal forma que lo pueda regular una vez que este operando. Referencia Culp, Wesner and Culp, Handbook of Public Water Systems, Van Nostrand Reinhold, 1986.

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DIMENSIONES DE TANQUES Y LAGUNAS

Fecha:

11/17/06

archivo:

dimens1

DATOS Volmen: Profundidad o altura: Relacin largo/ancho:3 120 m 2 m3 3.00

RESULTADOS TANQUE RECTANGULAR Largo: 13.42 m Ancho: 4.47 m TANQUE CILINDRICO VERTICAL Dimetro: 8.74 m

OBSERVACIONES

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PRESIN DE AGUA CONTRA LA ALTURA DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO Fecha: 12/01/06 archivo: presion

Escriba solo una presin en un solo sistema de unidades DATOS 2 Kg/cm2 Presin deseada: 1.00 14.22 lb/in lb/in2 Kg/cm2

RESULTADOS Altura del tanque para dar la presin: 10.00 m

OBSERVACIONES

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VARIACIONES TIPICAS EN EL CONSUMO DE AGUA archivo: Introduzca los datos en las celdas sin proteccin DATOS Hora: 7 hrs. *3 Flujo: 15.00 m /hr. * Use horario de 24 hrs. por ejemplo, 13 y no 1 pm.

variagua

RESULTADOS Hora Flujo aproximado 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 TOTAL: PROMEDIO: m3/hr. 21.56 16.88 14.06 10.78 9.38 10.31 15.00 26.25 37.50 39.38 40.31 39.38 38.44 35.63 32.81 30.94 30.00 30.00 32.81 36.56 37.50 34.69 30.00 29.06 679.22 28.30 m3/da m3/hr.

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Residencia y flujos

En las operaciones de tratamiento de agua es importante que se defina el tiempo de residencia con el fin de que sucedan; la sedimentacin, la flotacin, la homogeneizacin y las reacciones qumicas. En virtud que el agua se mueve en caudal, y en forma constante dentro de ciertos lmites, el tiempo de residencia lo define la siguiente ecuacin: Volumen del recipiente o tanque Tiempo de residencia = ------------------------------------------Flujo Esta ecuacin no es vlida si existen canalizaciones en el recipiente, corrientes en remolino, mala distribucin del flujo de entrada o del de salida, puntos muertos etc. Estas consideraciones se deben tener en cuenta en el diseo; distribucin del flujo de entrada, vertederos con una distribucin de flujo homognea, ausencia de puntos muertos, de remolinos, y de canalizaciones. Es obvio que las unidades en esta y en todas las ecuaciones deben ser consistentes, o tener un factor de conversin. A menudo es importante definir el flujo por rea; puede realizarse por medio de la siguiente expresin: Flujo Flujo/rea = ---------------------------------------rea del equipo, tanque o laguna En este caso las unidades son de velocidad, metros/tiempo y permiten evaluar situaciones en forma rpida y precisa. Por ejemplo, si los flculos bajan a una velocidad: A m/min. Y el separador presenta un Flujo/rea = B m/min. No importa a qu profundidad ingresa la corriente en el separador, pero ocurrir lo siguiente: - Si A>B, se removern los flculos - Si A=B, se removern los flculos - Si A HOCl + HCl Esta reaccin continua con: HOCl --------> H+ + OCl El cido hipocloroso; HOCl es realmente el biocida, hasta 300 veces ms efectivo que el ion hipoclorito. Conforme se aumenta el pH, el HOCl se transforma en ion hipoclorito que tiene un efecto biocida mucho menor que el cido hipocloroso. El pH ms efectivo para que el cloro acte es entre 7.4-7.6, es decir el equilibrio qumico se desplaza hacia el cido hipocloroso. Por ello es mucho ms correcto el definir el Potencial Oxido-reduccin que la concentracin de cloro libre. Si se define la concentracin de cloro libre, entonces tambin se debe definir el pH. 74

La Organizacin Mundial de la Salud recomienda un valor de Oxido-reduccin de 650 mV que produce una desinfeccin de bacterias virales. En una planta potabilizadora se puede controlar la adicin de cloro por medio de medidores continuos de ORP. El permanganato de potasio sirve para oxidar el manganeso y poder eliminarlo por filtracin, adems elimina olores y sabores causados por algas. El permanganato de potasio se disuelve haciendo una solucin de 3-4% y se dosifica normalmente a 1 ppm. Sin embargo se requiere determinar la concentracin correcta en pruebas de laboratorio. Siempre que se dosifique el permanganato se debe filtrar el producto de la reaccin qumica. En sistemas con adicin de coagulante, un factor importante es dejar 4 minutos reaccionar el permanganato antes de agregar el coagulante.

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CLORACIN, Y OZONIZACIN

archivo: Fecha: 11/30/06

cloracio

Verifque en el laboratorio el nivel de cloro necesario para lograr el cloro residual requerido por las autoridades locales. Flujo: Nivel de cloro necesario:3 10 m /hr. 1.2 ppm

RESULTADOS PARA DESINFECTAR CON CLORO Cloro: 0.01 kg/hr. Volumen de tanque *:3 1m

RESULTADOS PARA DESINFECTAR CON OZONO de: 0.05 kg./hr. a: 0.08 kg./hr. OBSERVACIONES * El tanque es para proporcionar un cierto tiempo de residencia mnimo para que el cloro pueda actuar. Verifique el cloro residual en el laboratorio. El nivel requerido por las Autoridades Sanitarias es alrededor de 0.8-1.0 ppm en la tubera de entrada del usuario pero puede llegar hasta 1.5 ppm cuando existen epidemias, e inundaciones. El sistema de cloracin se disea para que pueda suplir hasta 5 veces el cloro requerido. Por ejemplo para 0.12 Kg/hr, se diseara un sistema que pueda alimentar 0.6 Kg/hr. Obviamente se regulara a 0.12 kg/hr.

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CLORACIN CON CLORO, HIPOCLORITO DE CALCIO O DE SODIO

Fecha:

11/17/06

archivo:

clora1

DATOS Cloro requerido *: Volumen o flujo: 1.5 ppm 3 3 75.5 m m /hr

RESULTADOS PARA CLORO Cloro: 113.25 gr o gr/hr

PARA HIPOCLORITO DE CALCIO Hipoclorito de calcio: 158.55 gr o gr/hr PARA HIPOCLORITO DE SODIO Cloro en el hipoclorito de sodio **: 10.00 % Hipoclorito de sodio: 945.10 mls. o mls/hr.

OBSERVACIONES * Cloro requerido para obtener el cloro residual deseado. Se tiene que determinar en el laboratorio. ** El hipoclorito de sodio no es estable y tiende a disminuir constantemente el contenido de cloro

77

CONCENTRACIN DE CLORO x TIEMPO (CT)

Fecha:

11/17/06

archivo:

CT

DATOS pH: Concentracin de cloro libre: Temperatura: Reduccin logartmica: 7.00 3.00 mg/l 25 C 3.00

RESULTADOS CT: 46.89

OBSERVACIONES C= Concentracin en mg/l T= tiempo en minutos Los siguientes valores han sido establecidos para agua a 10 C y pH de 7. CxT Agua superficial sin filtrar: 120 Agua superficial filtrada: 20 Agua de pozo: 6 Referencia Peter Martin, Calculating C x T compliance, AWWA Journal Vol. 85 No 12, Dec. 93, p 12, EPA's Guidance Manual for Compliance with the Filtration and Disinfection Requirements for Public Water Systems Using Surface Water Sources, 1989.

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ADICIN DE PERMANGANATO Para oxidar el fierro y el manganeso Fecha: 11/18/06 archivo: KMnO4

DATOS Concentracin deseada *: Concentracin de la solucin de KMnO4: Dosis requerida de cloro **: Flujo: 0.50 3.00 2.50 100.00 ppm % ppm m3/hr

RESULTADOS Adicin de la solucin de KMO4: 1666.67 ml/hr 27.78 ml/min 250.00 gr/hr 4.17 gr/min

Adicin de cloro:

OBSERVACIONES * La dosis normal que se inyecta a la entrada del agua junto con el cloro es de 0.35-0.5 ppm de permanganato de potasio. La concentracin de la solucin de KMnO4 es de 3%. ** La dosis requerida de cloro es la concentracin necesaria para que el cloro residual se encuentre entre 1.2 y 1.35 ppm. Esta concentracin se determina en el laboratorio.

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ACCIN GERMICIDA DEL CLORO archivo: cloro

Nmero de microorganismos a t = 0: Cloro residual a t minutos: tiempo, t :

50 N/100 ml 1 mg/l 20 minutos

RESULTADOS Relacin de sobrevivencia de coliformes: Nmero de microorganismos a tiempo t :

5.69E-03 0 N/100 ml

OBSERVACIONES Se mejora an ms el proceso si el cloro se agrega en regimen altamente turbulento.

Referencias Selleck, R.E.,H.F. Collins,G.C.White, Problems in Obtaining Adequate Disinfection on Wastewater Treatment Plants, Special Disinfection Symposium, Sanitary Enginers, ASCE University of Massachusets, Amherst, July 1970.

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CLCULO DE LA DEMANDA DE OZONO (DO3)

Fecha:

12/01/06

archivo:

OZONO

DATOS Flujo: Fe (2+): Mn (2+): H2S: Taninos: 60.00 2.00 1.00 0.50 m3/hr mg/L mg/L mg/L

1.00 mg/L

RESULTADOS Demanda de Ozono (DO3): Aire como fuente de O3: Oxgeno como fuente de O3: 2.78 mg/L 167 gr/hr 3 53.38 ft /hr * 3 23.35 ft /hr *

OBSERVACIONES Los requisitos de Concentracin x Tiempo (CT) para desinfeccin con Ozono es 1.6 sea 0.4 mg/l durante 4 minutos. * Confirme con el fabricante del ozonizador este dato que es a condiciones estandar.

Referencia A. L. Coke, How to calculate your Ozone Requirements, Water Conditioning & Purification Dec. 1993, Vol. 35, N 11, pp 58-64.

81

Cloracin en casos particulares

En el caso de pozos artesianos, algunas veces es necesario clorarlos para eliminar contaminantes o para desinfectar el agua. Antes de iniciar un proceso de cloracin in situ, investigue el origen de los contaminantes; drenajes con fugas, fosas spticas mal instaladas, etctera. El mtodo ms efectivo es adicionar tabletas de hipoclorito de calcio (70%) de disolucin lenta. Cada tableta de 1 gramo, tarda 45 minutos en disolverse. Instale un tubo dosificador de plstico que llegue hasta el fondo del pozo. El tubo de PVC de 3/4" tiene una serie de perforaciones al final para que el agua pase libremente. En la parte superior tiene un tapn para evitar la entrada de partculas extraas al pozo. Por este tubo agregue un exceso de cloro la primera vez, enviando inicialmente 15-25 tabletas de 1 gramo de hipoclorito de calcio. Ajuste posteriormente la dosis hasta obtener un cloro residual de 0.5-1 ppm. En las reparaciones de las lneas de agua potable, es necesario limpiar, purgar y desinfectar con cloro la tubera reparada antes de ponerla en operacin. Cloracin de agua de proceso

En la industria en general y en la alimentaria en particular es necesario clorar el agua de proceso para evitar el crecimiento de microorganismos y mantener un buen nivel de condiciones aspticas. Por ejemplo, el agua de las torres de enfriamiento al ser arrastrada como neblina puede contaminar los productos alimenticios que se fabrican o incluso en Hoteles se pueden generar epidemias por las bacterias en el agua de enfriamiento. La siguiente Tabla presenta los valores tpicos de cloro residual y la Hoja de Trabajo las cantidades de cloro a utilizar. Es importante notar que las latas de conservas alimenticias enfriadas con agua tratada tienen un porcentaje de latas infladas mucho menor que aquellas enfriadas con agua sin cloro ya que siempre hay algo de agua que entra a algunas latas durante el proceso de enfriamiento con agua.

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TABLA V. CLORACIN AGUA Concentracin de cloro residual ppm 0.2 1-1.5 ppm 0-0.5 10-20 100-250 0.5-10 0.5-5.0 1.5-3.0 5.0-200 5.0-10

Agua potable Agua de torres de enfriamiento Agua de proceso Limpieza Sanitizacin Enfriamiento de latas Agua para transporte Espreado de bandas Enfriamiento de carne Descongelado de pescados

En la cloracin industrial se debe hacer un anlisis del cloro residual cada dos horas o tener la dosificacin controlada automticamente por contenido de cloro residual. En el caso de embotelladoras y cerveceras, una vez clorada el agua, es necesario pasarla por filtros de carbn activado para eliminar el residuo de cloro. En general los niveles efectivos de cloro residual para diversos microorganismos son: TABLA VI. EFECTO DEL CLORO RESIDUAL Microorganismos Algas Bacterias esporas Hongos esporas Viruses Concentracin de cloro residual ppm 2.0 0.2-5.0 150-250 100 135-500 0.2-3.25

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Desinfeccin con luz ultravioleta Las ventajas de la desinfeccin con luz ultravioleta son las siguientes: - No forman derivados clorados - No se consumen productos qumicos - Fcil de usar Las desventajas son: - Las lmparas envejecen y pierden efectividad (hasta el 40% en 8000 horas). - No oxidan el fierro ni el manganeso - Falta de accin germicida residual - No reemplaza a la cloracin inicial La desinfeccin ms efectiva ocurre en la longitud de 260 nm. La turbidez y los slidos suspendidos interfieren con el proceso de desinfeccin. El lmite mximo para los slidos suspendidos es de 15 mg/l. El tiempo de exposicin se encuentra entre 10-30 segundos. El costo de desinfeccin en 2000 con Luz UV es superior al costo de desinfeccin con cloro.

Desinfeccin con Ozono

Otros tratamientos de desinfeccin son; ozono bajo la siguiente dosificacin: - 5-8 mg/l - 5 + 0.28 de los slidos suspendidos. El ozono hoy en da cuesta ms que el tratamiento con cloro.

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DESINFECCIN CON LUZ ULTRAVIOLETA

Fecha:

11/23/06

archivo:

UV

DATOS Flujo: Slidos suspendidos: Turbidez:3 1.00 m /hr 9 mg/l 1 NTU

RESULTADOS Requerimientos de energa: 1.67 KWh 40.00 KW/da

OBSERVACIONES Las lmparas se tienen que limpiar regularmente. Las lmparas UV envejecen y pierden eficiencia con el tiempo (8000 hrs, 40% de perdida). La vida de las lmparas varia entre 7000-20000 hrs. Hay que mantener las lmparas siempre que estn encendidas en el agua para evitar que se calienten y se les acorte la vida til.

Referencia E. J. Martin, E.T. Martin, Technologies for Small Water and Wastewater Systems, Van Nostrand Reinhold, 1991. R. Murohy, Waterworld Review, July-August 1993, p.32

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FLUORACIN FINAL DEL AGUA Fecha: 11/28/06 DATOS RESULTADOS Dosis como Fluor: Dosis como NaF: Dosis como solucin al 1 % de NaF: Dosis como Na2SiF6: Dosis como soln. al 0.5% de Na2SiF6: DOSIS COMO CIDO FLUOSILCICO Concentracin del cido: Dosis como cido fluosilcico: 1.00 0.017 2.21 0.037 221.00 3.683 1.65 0.027 329.49 5.491 Dosis de fluor requerida: Flujo:

archivo: 1 ppm 3 1 m /hr gr/hr gr/min gr/hr gr/min ml/hr ml/min gr/hr gr/min ml/hr. ml/min

fluor

23.00 % 5.49 ml/hr 0.091 ml/min

OBSERVACIONES En algunas localidades se requiere fluorar el agua para proteger los dientes de la poblacin y en especial los nios. Los lmites de fluoro en el agua son muy estrechos por lo que antes de iniciar un programa de fluoracin, se tiene que medir el contenido de fluoro original del agua bruta. Lmite mximo de Fluor para agua potable ppm Concentracin final Temperatura * C recomendada ** en ppm. 12 2.4 1.20 12.1-14.6 2.2 1.10 14.7-17.6 2.0 1.00 17.7-21.4 1.8 0.90 21.5-26.2 1.6 0.80 26.3-32.5 1.4 0.70 * La temperatura es la temperatura diaria mxima del aire en promedio annual. El razonamiento es que entre ms calientes sean los dias ms agua se bebe. ** Consulte a las autoridades sanitarias locales para las concentraciones recomendadas localmente.

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Floculacin, y floculantes

Este tipo de proceso es muy similar al asentamiento, excepto que los slidos se encuentran en forma coloidal y es necesario que se formen flculos para que precipiten. Existe una serie de compuestos y aditivos que mejoran la floculacin y provocan que el proceso sea ms eficiente. Todos los floculantes y aditivos deben ensayarse primero en el laboratorio, variando el pH, la concentracin, la agitacin y decidir tanto por el costo como por el efecto floculante. El floculante se mezcla muy rpidamente en un pequeo tanque con menos de 30 segundos de residencia y luego pasa al floculador que es un tanque con 30 minutos de residencia y con agitacin muy suave para permitir el crecimiento de los flculos y que no se rompan. El floculador puede ser rectangular o cilndrico. Se ha determinado que una velocidad en la punta de las paletas de agitacin suave de 0.6-0.9 M/seg. es ideal para mezclar el lquido en el floculador sin desintegrar a los flculos. En plantas paquete el floculador incluso puede ser el mismo recipiente donde se encuentra el separador de placas. El mtodo estndar de ensayo se presenta en la bibliografa. En seguida se anotan los floculantes ms empleados. Cal hidratada (cal muerta). Se mezcla una parte de cal viva (CaO) con 3.5 partes de agua durante 5 minutos. Debido a la exotermicidad de la reaccin, la temperatura se eleva hasta 85 C. La mezcla se diluye con agua y la dosificacin correcta se obtiene en el laboratorio con ensayos de coagulacin en frasco. Puesto que la cal tiene una baja solubilidad en el agua, esta se dosifica como lechada con agitacin constante, y la caracterstica esencial es el tamao de partcula, entre menor sea, mejor es la cal para tratamiento. Para la eliminacin de arsnico, y cromo, es necesario primero oxidar con cloro y luego tratar con la cal. El tratamiento solo con cal no elimina todo el arsnico. Alumbre, Al2SO4.14H20. Se prepara una solucin y se agrega en un punto donde se pueda producir alta turbulencia. Se usa entre 46-150 mg/l. Aluminato de sodio. Se usa entre 75 y 150 mg/l. Cloruro frrico. Se dosifica alrededor de 25 ppm. Puede emplearse en forma hidratada o en solucin. Si fuera esta ltima debe contener alrededor de 20-40% de cloruro frrico. En las

88

pruebas de laboratorio, verifique la alcalinidad; si es insuficiente agregue cal o carbonato de sodio para elevarla. Sulfato frrico heptahidratado. Se emplea alrededor de 40 ppm, se agrega en soluciones al 20%. Sulfato ferroso heptahidratado. Se emplea alrededor de 42 ppm. Polmeros no-inicos Para ayuda de filtracin se emplea entre 0.02 y 0.1 mg/L Polmero para ayudar a la coagulacin o floculacin Los polielectrolitos catinicos pueden ser efectivos en la coagulacin de partculas negativas de arcilla. Se emplea en relacin al alumbre entre 100/1 a 50/1, pero se debe determinar en el laboratorio con las pruebas de vaso. La dosis requerida varia entre 0.5 a 1.5 mg/L, pero se tiene que hacer pruebas de laboratorio. La sobredosis producir resultados pobres al igual que la subdosificacin. Los polielectrolitos tambin se pueden dosificar por medio del potencial zeta o con los zetmetros automticos. Bentonita. Se dosifica entre 10 a 50 mg/L. Ideal para aguas de baja turbidez. Silica. Se sintetiza en el lugar de utilizacin con silicato de sodio (vidrio soluble), diluido y neutralizado con cido sulfrico bajo fuerte agitacin. Se deja envejecer con el fin de que los cristales crezcan y luego se agrega entre 5 y 25 ppm al lquido que se desea flocular.

Consideraciones prcticas para la dosificacin de productos qumicos.

Cernidor en el tubo de succin. Siempre coloque un cernidor de tela de alambre de malla 40-60 en el tubo de succin para prevenir que las partculas penetren en el sistema y afecten a las vlvulas cheque, o a los medidores. Tubo de succin. Utilice el tamao siguiente superior de tubera, al tamao del tubo de entrada de la bomba. Nunca utilice tubos menores de 1/2", ni de 3/8" en el caso de tubos de cobre. Tubo de descarga. El tamao mnimo de tubo es de 1/2" y de 3/8" para tubo de cobre. Vlvulas para aislamiento. Instale suficientes vlvulas para poder aislar la succin y descarga para facilitar el mantenimiento. Escoja vlvulas de bola y no de aguja ni tampoco vlvulas de compuerta o de globo. 89

Columna de calibracin. Coloque una columna graduada de vidrio para calibrar el flujo de la bomba de alimentacin. Mida el flujo regularmente. Disee su tubo de calibracin para uno o dos minutos de flujo como mnimo, escoja una columna de dimetro pequeo para mayor exactitud en la lectura. Vlvula de alivio. Se requiere una vlvula de alivio despus de la bomba? Escoja siempre con un 10% por encima de la presin de operacin, siendo 50 psi el valor mnimo. Conecte tubo transparente en el retorno de la vlvula de alivio para poder observar si hubo alta presin y si la vlvula oper. Vlvula cheque. Se necesita una vlvula que impida el retroflujo hacia el tanque de alimentacin o hacia la lnea de agua de alimentacin? Esta vlvula debe proporcionar 50 psi como mnimo. Manmetro. Se requiere de un manmetro? El tamao correcto es 30-50% mayor que la presin mxima esperada. Amortiguador de pulsaciones. Coloque un volumen muerto que amortige las pulsaciones de la bomba de pistn. La mejor forma de evitar problemas en la dosificacin de productos qumicos es disear correctamente el sistema y tomarse el tiempo necesario para escoger el equipo y sus accesorios. Tanque de floculacin Para el diseo del tanque de floculacin es necesario hacer pruebas de laboratorio para definir los parmetros tanto de concentracin de los aditivos como de la intensidad de mezclado inicial y del tiempo de residencia. En general se requiere primero una agitacin intensa y posteriormente un mezclado suave que permita que los flculos crezcan.

Figura 3. Floculacin

Para una floculacin eficiente se tiene que hacer un mezclado muy rpido en la primera etapa y muy 90

corto en tiempo. Los flculos se dejan crecer bajo una agitacin cada vez ms lenta hasta que su tamao sea tal que se facilite la remocin posterior en un tanque de asentamiento o en un separador de placas. El deflector en medio del floculador tiene como objeto un mayor contacto entre la capa del fondo de flculos ya crecidos y la corriente que aun lleva materia floculable disuelto. En esta forma los flculos grandes crecern a expensas de los flculos pequeos que se formaran si no hubiese este contacto de cobertura. Esta tcnica de cobertura tambin se emplea para eliminar metales y para el tratamiento con cal que forza a la corriente a entrar en contacto con el material sedimentado en el fondo. Note que las segundas paletas de mezclado producen una agitacin mucho ms lenta y suave que las primeras. El pozo seco es la forma simple y segura de colocar el motor o el reductor que mueve a las paletas. La corriente sale con flculos grandes fciles de separar.

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DOSIFICACIN DE ADITIVOS O PRODUCTOS

Fecha:

11/23/06

archivo:

dosif

DATOS Flujo o volumen: Dosis deseada de activo: % de activos en el producto: Densidad del producto: 5.00 2.00 9.00 1.3500 m3 m3/hr mg/l % gr/ml

RESULTADOS Cantidad de producto:

111.11 gr o gr/hr. 82.30 ml o ml/hr.

OBSERVACIONES Por ejemplo, si requiere 1.0 mg/L de Permanganato de Potasio, y si la solucin que va a inyectar es al 3 %, entonces tiene que inyectar 458.72 ml ml/hr.

92

DOSIFICACION DE ADITIVOS Y FLOCULANTES

Fecha:

12/01/06

archivo:

aditivos

Escriba los datos en las celdas sin proteccin

DATOS Flujo: CaO: Al2SO4.14H2O: Aluminato de sodio: Fe2(SO4)3*7H2O: FeCl3: FeSO4*7H2O: Bentonita: Silica: Polmero: Otro: RESULTADOS CaO: Al2SO4.14H2O: Aluminato de sodio: Fe2(SO4)3*7H2O: FeCl3: FeSO4*7H2O: Bentonita: Silica: Polmero: Otro: 5.400 kg/hr 0.600 kg/hr kg/hr kg/hr kg/hr kg/hr kg/hr 0.300 kg/hr kg/hr 129.60 kg/da 14.40 kg/da kg/da kg/da kg/da kg/da kg/da 7.20 kg/da kg/da3 100 m /hr 54 mg/L 6 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 3 mg/L mg/L

OBSERVACIONES La concentracin correcta de aditivo se determina en el laboratorio o en planta piloto.

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PREDICCIN DEL GRADO DE MEZCLADO REQUERIDO PARA COAGULANTES Y FLOCULANTES Fecha: 11/23/06 archivo: predcoag

DATOS Velocidad del agitador: Velocidad de asentamiento: RESULTADOS Valor G de mezclado: Flujo por area: 129.57 L/seg 3 2 146.7 m /m /da 100 rpm 10.00 cm/min

OBSERVACIONES La jarra Gator o Wagner es transparente y cuadrada con salida de lquido a 10 cm de la superficie. Utilice una paleta de agitacin de 1x3". Se agita durante un tiempo definido (30 segundos) y se sacan muestras a los 1, 2, 5 y 10 minutos. Esto representa velocidades de asentamiento de 10, 5, 2 y 1 cm/minuto respectivamente. Se escoje la velocidad de agitacin que mejores resultados produzca y con el factor G se extrapola al diseo industrial del agitador con la siguiente Hoja de Trabajo. Con el flujo por rea se calcula el tanque de asentamiento o de floculacin con la Hoja de Trabajo floc1. Utilizando un papel filtro Whatman # 40, se puede simular el filtrado final con arena.

Referencia Everything you want to know about Caogulation & Floculation, Zeta Meter, Inc. P.O. Box 3008, Staunton VA 24402, U.S.A.

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COAGULACIN Y FLOCULACIN

Fecha:

11/23/06

archivo:

coagula

DATOS Flujo: Intensidad de mezclado, valor G: Tiempo de retencin:3 157.7 m /hr 600 L/seg (200-1000) 30 seg. (por omisin = 30)

RESULTADOS Volumen del mezclador: Caballaje del motor del mezclador:3 1.31 m 1314 L 1.19 HP

OBSERVACIONES Se obtiene un mejor mezclado con turbinas planas, y tanques cuadrados. Los productos qumicos se agregan al mismo nivel de la turbina. Para la coagulacin con compuestos de aluminio o fierro, valores de G entre 400-1200 y y tiempos de 20 segundos son aceptables. Se obtiene un mezclado mas homogeneo con dos tanques de 1/2 tamao. Para polielectrolitos catinicos un valor de G entre 400-700 es apropiado. Tiempos largos de retencin (1-2 minutos) y valores de G de 1000 van en detrimiento de la floculacin. Despues del mezclado brusco, se debe flocular con tiempos largos de residencia y mezclado muy suave.

Referencia Everything you want to know about Coagulation & Floculation, Zeta Meter, Inc. P.O. Box 3008, Staunton VA 24402, U.S.A. libro gratuito.

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CLCULO DEL TANQUE DE FLOCULACIN Con datos experimentales de laboratorio. Fecha: 11/23/06 archivo: floc1

DATOS Flujo: Flujo por area:3 12 m /hr 3 2 10.00 m /m /da

RESULTADOS Superficie del floculador:2 28.80 m

OBSERVACIONES Para una buena operacin el desborde debe estar perfectamente nivelado y debido a los asentamientos de tierra, se deber disear en tal forma que se pueda ajustar posteriormente.

Referencia Everything you want to know about Caogulation & Floculation, Zeta Meter, Inc., P.O. Box 3008, Staunton VA 24402, U.S.A.

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MEZCLADOR DE ADITIVOS Aqua Shear Fecha: 11/18/06 archivo: mezclado

DATOS Flujo:3 20 m /hr

RESULTADOS SERIE: Tubo: Flujo entre: y: 600 2 1/2 pulgadas3 10.67 m /hr 3 40.88 m /hr

OBSERVACIONES Aqua Shear Corp, Fax 412 776 6811 25 Leonburg Rd. Mashuda Ind. Park, Mars, PA 16046.

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NEUTRALIZACIN

Fecha: DATOS

11/30/06

archivo:

neutr.

pH: Alcalinidad o acidez: Flujo:

6 100 mg/L como CaCO33 600 m /h

RESULTADOS Neutralizantes Na2CO3: NaOH 100%: NaOH 50%: CaCO3: CaO *: H2SO4: HCl: Cantidades en Kilogramos por hr. 63.03 23.79 47.57 59.52 33.34 por m3 0.105 0.040 0.079 0.099 0.056

OBSERVACIONES Adicione el neutralizante automticamente con una bomba controlada por una celda medidora de pH. * Para la adicin de cal, prepare una lechada Volmen del reactor: Agua: CaO: 133.38 L/hr 33.34 Kg/hr 40.01 L

Referencia Para la calidad de la cal; AWWA B202, y ASTM C110

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Separador de placas

Imagnese que en un tanque de 52 centmetros de profundidad se van a sedimentar partculas. Para que esto ocurra las partculas tienen que descender 52 centmetros. Pero si el tanque est dividido horizontalmente por 10 placas espaciadas 5.2 centmetros cada una y si el agua se distribuye uniformemente entre todas las placas, entonces solo tienen que bajar 5.2 centmetros para que se depositen en el fondo de la cada placa, es decir el tiempo de sedimentacin se reduce a solo un 10% del original. Esta es la teora en los separadores de placas. Si las placas estn inclinadas a 55 los slidos acumulados en cada placa descendern resbalndose y se recolectarn en el fondo mientras que el agua libre de slidos sale por la parte superior. En el fondo puede instalarse una vlvula operada por tiempo para desfogar los slidos acumulados. El mejor ngulo para las placas es 55 abajo de 45 los slidos no descienden. La distancia mnima entre las placas est regida por el rgimen de flujo, es decir se requiere obviamente un flujo laminar y la limitante es cuando el flujo debido a lo reducido del espacio entre las placas (dimetro hidrulico de tubera equivalente) se hace turbulento. Un separador de placas reduce los tiempos de residencia para la sedimentacin de material slido, y facilita tambin el sacar los slidos compactados en el fondo. Los separadores de placas son ideales para plantas paquete en substitucin de los tanques de sedimentacin de flculos.

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SEPARADOR DE PLACAS O TUBOS

Fecha: DATOS

11/23/06 Flujo: Slidos sedimentables: Espacio entre placas: Ancho de las placas: Relacin largo/ancho de las placas: Espesor de placa: Angulo de las placas *: 4.00 5 3.80 5.00 1.00 1.00 55

archivo:

seplacas

m3/hr mg/L cm (por omisin 3.8 cm) M (por omisin 1.5 a 2) cm (55, abajo de 45, los sedimentos no descendern) kg/hr m2 m2 m/min

RESULTADOS Sedimento: Area transversal til: Area transversal total: Flujo lineal: PLACAS Nmero: Largo: Ancho: Angulo de las placas: 0.02 0.20 0.46 0.33

5 5.00 m 5.00 m 55

OBSERVACIONES * El mejor ngulo para las placas es 55. La distancia lmite es abajo del regimen turbulento y esto es 3.8 cm entre placas. Las distancias menores al crear turbulencia, arrastrarn a los sedimentos Las placas pueden ser de PVC. Es necesario colocar un buen distribuidor de flujo en la parte infereior del separador. La vlvula de salida del sedimento puede estar actuada por un reloj de tiempo. Referencia Culp/Wesner/Culp, Handbook of Public Water, Van Nostrand Reinhold.

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Filtracin, microfiltracin

La filtracin elimina los slidos en suspensin; en el caso de partculas de alta densidad, stas tambin se pueden separar por asentamiento o por floculacin primero. En general un filtro puede operar con aguas hasta con una turbidez de 15 unidades nefelomtricas de turbidez (NTU). Los filtros de arena lentos utilizan arena de 0.2 mm a una velocidad de filtracin entre 0.12-0.13 m/hr (m/hr = m3 /m2 /hr). Los filtros de arena de filtracin rpida emplean arena de 0.5 mm a una velocidad entre 2.44-4.88 m/hr y una velocidad de lavado de 14.5-24.5 m/hr. Los filtros de medio mltiple emplean tpicamente; - 60 cm. de antracita de partculas de 2-2.4 mm - 15 cm. de arena slice de partculas de 0.4-0.2 mm - 15 cm. de garnet o ilmenita de partculas de 0.15 mm. Tienen una velocidad de filtracin de 9.76-12.2 m/hr y una velocidad de lavado de 14.5-30 m/hr. La gradacin del tamao de partculas y las densidades son importantes para que al lavarse se mantengan las fases en ese orden. La capa del fondo debe de ser de garnet o ilmenita puesto que la densidad de 4.3-4.5 la va a mantener siempre en el fondo despus de los lavados a contracorriente y con aire. El lecho se encuentra despus de lavado sin estratificar pero separado en cierta forma. Densidades tpicas An

potabytrat

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