Cantidad de Agua Necesaria y Consumos

Cantidad de agua necesaria: Se determina según las necesidades de agua para vivienda, lucha contra incendios, industria y comercio. En América, el consumo varía entre 130 y 2000 litros por persona, mientras que en Europa oscila entre 200 y 225 litros.

Tasas de uso: Los embalses cumplen una doble función:

1. Almacenar el agua necesaria para garantizar el suministro.
2. Actuar como reguladores en épocas de avenidas.

Consumos:

• Categoría doméstica:
  • Baño: 100-150 litros
  • Ducha por 5 minutos: 100 litros
  • Lavado de ropa: 75-100 litros
  • Cocina: 30 litros
  • Uso de cisterna: 10-15 litros
• Categoría industrial:
  • Automóvil (EE. UU.): 400,000 litros
  • 1 kg de acero: 250 litros
  • Periódico: 500-1000 litros

Utilización:

• Uso doméstico: 300 litros
• Uso público: 60 litros
• Fugas: 50 litros
• Uso industrial: 160 litros
• Uso comercial: 100 litros
• Total: 670 litros

Ejemplo de Distribución y Saneamiento

En las Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP), el agua almacenada en los embalses recibe el tratamiento adecuado, mediante complejos sistemas físico-químicos, para convertirla en agua apta para el consumo.

Orígenes del Agua y su Calidad

• Origen: Ríos, embalses, acuíferos subterráneos.
• Calidad: Impurezas del agua bruta:
  1. Físicas: Disueltas y por suspensión (gruesas, finas, coloidales).
  2. Químicas: Inorgánicas y orgánicas.
  3. Biológicas: Plantas, animales, protistas.

Procesos de Tratamiento de Aguas

Clasificación según el nivel de tratamiento:

• A (sin tratamientos): Algunas aguas de pozo y, ocasionalmente, aguas de cuenca alta.
• B (solo desinfección): Algunas aguas de pozo y aguas de cuenca alta.
• C (tratamiento estándar del agua): Ríos en cuenca baja y embalses.
• D (tratamiento especial del agua): Algunos suministros rurales (Fe y Mn), eliminación de color, eliminación de elementos traza, agua industrial, necesidades de la industria electrónica, eliminación de algas, eliminación de compuestos orgánicos.

Observaciones:

• La selección del conjunto de procesos de tratamiento viene precedida de un detallado análisis de la calidad del agua bruta.
• Los análisis deberían realizarse a lo largo de un periodo mínimo de un año.
• En una fuente de agua superficial, debe muestrearse el agua bruta en periodos de caudales mínimos, medios y altos.
• Los parámetros a estudiar deberían ser todos los relacionados en la directiva de la UE sobre agua potable.
• El informe sobre los análisis de calidad del agua bruta debería ser evaluado conjuntamente con otros informes.
• Los procesos de tratamiento seleccionados dependen del informe de calidad del agua.

Pretratamiento del Agua

Procesos: Desbaste, almacenamiento (ecualización y neutralización), aireación y pretratamiento químico (ablandamiento, separación de algas y precloración).

Desbaste

Eliminar sólidos gruesos de diferentes medidas:

1. Grandes materiales: 25 a 100 mm.
2. Medios: 6 mm.
3. Finos: 20 a 40 micras.

Almacenamiento, Ecualización y Neutralización

• Sedimentar la materia en suspensión.
• Eliminar los patógenos con la luz solar.
• Periodo ideal de retención: 7 a 10 días.

Aireación

Es el suministro de oxígeno de la atmósfera al agua para producir cambios beneficiosos en su calidad. Objetivos:

1. Liberar el exceso de gas H₂S (sulfhídrico), que puede causar sabores y olores indeseados.
2. Liberar el exceso de CO₂, que puede tener tendencia corrosiva en los materiales de hormigón.
3. Aumentar el contenido de O₂ del agua en presencia de sabores indeseables debido a las algas fotosintéticas (olor a pescado), que liberan aceites volátiles en descomposición.
4. Aumentar el contenido de O₂ del agua que puede tener propiedades negativas de sabor, color y producir manchas debido a la presencia de hierro y manganeso en solución. La adición de oxígeno ayuda a la precipitación del hierro y manganeso.

La aireación puede ser un proceso mecánico simple de pulverizar agua dentro del aire y permitir que caiga sobre una serie de escalones (cascadas de agua), mientras que absorbe o desorbe (stripping) oxígeno en el camino.

Pretratamiento Químico

Se utiliza para separar las propiedades no deseables del agua (algas o exceso de color). Procedimientos:

a) Precloración: Se utiliza en aguas de baja turbidez con un alto recuento de coliformes.

b) Utilización de carbón activado para:

1. La eliminación de algas fotosintéticas.
2. La mejora de color y olor.
3. La eliminación de compuestos orgánicos selectivos.

Tratamiento Primario y Secundario

Tienen por objetivo reducir el color, la turbidez y las impurezas particuladas a niveles aceptables. Consisten en los siguientes procesos:

1. Sedimentación:

   a) Coagulación y floculación.

   b) Sedimentación en partículas floculadas.

2. Filtración.

Sedimentación

La sedimentación es la separación sólido-líquido mediante una decantación por gravedad para separar sólidos en suspensión. En el tratamiento de aguas, los procesos de sedimentación utilizados son:

Tipo I: Para sedimentar partículas discretas no floculadas en una suspensión diluida. Esto puede presentarse debido a la simple decantación de aguas superficiales antes del tratamiento por filtración de arena.

Tipo II: Para sedimentar partículas floculadas en una suspensión diluida. Esto puede presentarse después de la coagulación química y floculación, donde a las partículas no discretas se les ayuda químicamente.

Diseño de un Tanque de Decantación

Factores que afectan al diseño:

a) Variaciones de caudal: Es un dato muy importante, pues afecta al tiempo de retención y a la velocidad de decantación. La forma de solucionarlo es aumentar el tamaño de las unidades, a fin de obtener las mismas garantías para cualquier caudal.

b) Corrientes preferenciales: Al tener el agua del fondo mayor cantidad de sólidos que la de superficie, se producirá una diferencia de densidades entre el líquido superficial y el del fondo, lo que dará lugar a corrientes desde las zonas densas a las de superficie. Este efecto produce un arrastre de fangos hacia la superficie, que baja la calidad del agua tratada, al llevar mayor contenido de sólidos en suspensión. Este problema se soluciona colocando más vertederos de recogida de agua o tabiques deflectores.

c) Composición del agua: El proceso de decantación está afectado por la concentración y características de los sólidos que hay en el agua. Se ha comprobado que la cantidad de lodo que se produce en una planta varía con la dureza del agua, aumentando con ésta.

Parámetros de diseño:

a) Tiempo de retención: Es el tiempo que el agua permanece retenida en el decantador. Este valor interesa fijarlo con el caudal punta, que es cuando se producen condiciones más desfavorables. Un tiempo de 2 horas es adecuado para cualquier tipo de diseño.

b) Velocidad de decantación (carga de superficie): Relaciona el caudal de agua con la superficie de decantación. Al igual que el tiempo de retención, se calcula para el caudal punta. Se recomienda que este valor sea inferior a 2 m³/h/m² de superficie de decantación.

c) Velocidad de recogida del agua decantada (carga sobre vertedero): Hay que regular el caudal que se recoge por metro de vertedero. No debe ser superior a 5 m³/h/m² para el caudal mínimo y 20 m³/h/m² para el caudal punta. Si se sobrepasan estos valores, pueden originarse arrastres de partículas sólidas.

d) Tamaño de los tanques: No se recomienda pasar de 60 m de longitud o diámetro. En caso contrario, los equipos de barrido del fango deben ser numerosos, a fin de evitar que éste entre en condiciones sépticas.