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• Carlos Salas

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MATERIA: Abastecimiento de agua TEMA: Estudios y trabajos previos SUBTEMA: Importancia del agua ANTECEDENTES Desde los tiempos más remotos el agua se ha constituido como un factor fundamental en el desarrollo y en la estructuración política, social y económica de los núcleos poblacionales, lo anterior debido a que el agua es uno de los elementos fundamentales para la vida, y que gracias a ella el hombre ha podido desarrollarse y transformarse.

Actualmente el hombre utiliza grandes cantidades de agua para sus actividades cotidianas ( beber, cocinar, lavar, aseo personal, etc.) pero mucho más para producir alimentos, papel, ropa y demás productos que consume.

La huella hídrica de un país se define como el volumen total de agua que se utiliza para producir los bienes y servicios consumidos por sus habitantes. El concepto de huella hídrica fue introducido con el fin de proporcionar información sobre el uso de agua por los diferentes sectores.

La huella hídrica es un indicador que define el volumen total de agua dulce usado para producir los bienes y servicios producidos por una empresa, o consumidos por un individuo o país. Los principales factores que determinan la huella hídrica de un país son : a) el consumo de agua promedio per cápita, relacionado con el ingreso nacional bruto. b) los hábitos de consumo de sus habitantes. c) el clima, en particular la demanda evaporativa y d) las prácticas agrícolas.

La huella hídrica mundial por categoría de consumo en el año 2001 fue de: Uso doméstico 4.6 %, Industrial 9.6 % y Agricultura 85. 8 % .

La agricultura consume entre el 60 % y el 80 % de los recursos de agua dulce en la mayoría de los países, y hasta el 90 % en otros. Para la generación de un kilowatthora se emplean 4,000 litros promedio. En la industria, para refinar un barril de petróleo crudo se requieren emplear 7000 litros de agua; para una tonelada de papel 100 000 litros; para una tonelada de cemento 4 500 litros; y para una tonelada de acero 20 000 litros.

A continuación, se presenta la siguiente tabla donde la cantidad de agua empleada en ciertos procesos industriales:

CANTIDAD DE AGUA UTILIZADA EN DIFERENTES PROCESOS INDUSTRIALES 1 ton de azúcar

1,800,000 litros

1 ton de cemento

3,500 litros

1 ton de lana

550,000 litros

1 ton de cebada

500,000 litros

1 ton de acero

250,000 litros

1 ton de papel

220,000 a 380,000 litros

1 ton de caucho sintético

1,400,000 litros

1 automóvil

380,000 a 400,000 litros

1 barril de petróleo crudo ( refinación)

7,000 litros

1 barril de cerveza

5,680 litros

1 huevo de gallina

150 litros

1 litro de Coca-Cola

200 litros

1 litro de leche

950 a 1,200 litros

ACCESO AL AGUA POTABLE El acceso al agua potable se mide por el número de personas que pueden obtener agua potable con razonable facilidad, expresado como porcentaje de la población total. Es un indicador de la salud de la población del país y de la capacidad del país de conseguir agua, purificarla y distribuirla. El agua es esencial para la vida. Sin embargo, más de mil millones de personas carecen de acceso al agua potable. Casi dos mil millones de personas carecen de acceso a servicios de saneamiento.

La mayoría de esas personas vive en países de ingreso bajo y mediano. Unos 220 millones de personas que viven en ciudades de países en desarrollo carecen de una fuente de agua potable cerca de sus hogares. El 85 % de las aguas de desechos de las ciudades de los países en desarrollo se descargan sin tratar en ríos, lagos y cursos de aguas costeras. El hombre requiere entre 50 y 250 litros de agua diariamente para satisfacer sus necesidades de tipo doméstico.

CALIDAD DEL AGUA Abundar en el tema de la calidad del agua se torna todavía más complejo, si entendemos que diariamente alrededor de cinco mil personas mueren en el planeta a causa de una enfermedad de origen hídrico y que, de éstas, el 90 % son niños, como la Tifoidea, Paratifoidea, Disentería, Gastroenteritis, la Bilharziasis y el Cólera.

EL AGUA EN MÉXICO En los últimos sesenta años, México pasó de ser considerado como un país con alta disponibilidad de agua per cápita, a ser considerado como uno de baja disponibilidad, debido principalmente a la alta tasa de crecimiento demográfico.

Así, mientras que la disponibilidad anual promedio de agua per cápita en Europa es de 8,576 m3, en Norte América de 15,369 m3, en Latinoamérica de 38,562 m3, y en África de 5,488 m3. En México la disponibilidad anual es de 4,986 m3/hab/año. De hecho, en algunas cuencas hidrográficas del país, como la del Valle de México, la disponibilidad es al menos cinco veces menor al promedio mundial. En México, se precipita anualmente una lámina promedio de 772 mm sobre el territorio nacional, que equivalen a un volumen de 1,511 km3 de agua, pero dos terceras partes de ella ocurren en forma torrencial de junio a septiembre, lo que hace muy difícil su aprovechamiento. Además, del 30% de la superficie del país, en el norte, se genera tan solo el 4% del escurrimiento, mientras que en el 20% del territorio, en el sureste y zonas costeras, se genera el 50% del escurrimiento. La distribución de la población y de las actividades económicas agravan ese desequilibrio natural. Así, en las regiones que alojan al 76% de la población y que generan cerca del 77% del PIB, la precipitación pluvial representa solamente el 20% del total en el país. Esto ha producido una muy fuerte competencia por el recurso, contaminación y sobreexplotación de acuíferos. De acuerdo con los últimos balances disponibles, se estima que el 78 % del volumen de agua consumido en México se destina a la agricultura, el 12 % al uso público, el 9 % a la industria, el 2 % a la acuacultura y el 0.2 % a procesos de enfriamiento en plantas termoeléctricas.

DEMANDA DE AGUA La cobertura nacional de agua potable es de aproximadamente del 90 % y la de alcantarillado, del 75 %, por lo que cerca de 12 millones de habitantes carecen de agua potable y 25 millones, de alcantarillado. La situación es aún más preocupante en el medio rural, en el que se estima que las coberturas son de 67 % para agua potable y 34 % para alcantarillado. Las pérdidas de agua potable por fugas se han

estimado en una cifra promedio del 35 %. Esto implica que de los 13.5 km3 que se consumen anualmente para uso público, se desperdician 4.7 km3. Adicionalmente, sólo el 25% de las aguas residuales municipales reciben tratamiento. En la mayor parte del territorio se emplean ineficientes métodos de riego. Se ha estimado que la eficiencia promedio de riego es cercana al 40 %. Dicha cifra incluye las pérdidas de agua en la conducción, distribución y aplicación parcelaria, e implica que de los 60.5 km3 de agua que se consumen anualmente para uso agrícola, se desperdicien 38.1 km3 al año. Las descargas de aguas residuales industriales generan tres millones de toneladas de demanda bioquímica de oxígeno al año, que representan el 170% de la carga contaminante con relación a las que generan las aguas residuales municipales de todo el país. Asimismo, solamente una tercera parte de las aguas residuales industriales recibe tratamiento previo a sus descargas. La contaminación puntual del agua, producida por la industria y las poblaciones palidece ante la contaminación difusa, producida principalmente por la agricultura. En México no existen indicadores a este respecto, pero se estima que en Estados Unidos de América la carga de contaminación difusa es 16 veces mayor que la correspondiente a la contaminación puntual. La problemática del agua en nuestro país es enorme. Es urgente atenderla, no solamente a través de planes y programas de gobierno, sino también mediante la participación social y la educación. Es indispensable que el estado mexicano y la sociedad en su conjunto unan esfuerzos para enfrentar la severa crisis hídrica en la que está inmersa nuestra nación. De no hacerlo en un cortísimo plazo, la escasez del recurso en cantidad y calidad apropiadas seguirá siendo un freno de magnitud creciente para el desarrollo del país.

CONCLUSIONES El uso eficiente y manejo racional del agua para su aprovechamiento deberá ser necesariamente distinto al correspondiente a otros recursos naturales o aquellos producidos por el hombre. Se puede vivir sin electricidad, así también se puede vivir sin petróleo, pero nunca sin agua. El agua no tan sólo es un recurso natural vulnerable y finito, sino que también es un insumo y como tal, debe tener un valor económico. En resumen, el agua toca a todas las esferas de la actividad humana.

TEMA: Estudios y trabajos previos SUBTEMA: Fuentes de abastecimiento INTRODUCCION El origen de las fuentes de abastecimiento de que se sirve el hombre para su desempeño cotidiano es el ciclo hidrológico. El agua es esencial para la vida, la salud y bienestar humano. En situaciones extremas, es posible que no se disponga de agua suficiente para atender a las necesidades básicas y en estos casos resulta de gran importancia suministrar agua potable en una cantidad adecuada que permita atender la demanda de los habitantes de la comunidad, lo anterior con el objeto de asegurar la supervivencia humana.

Las fuentes de agua constituyen el elemento primordial en el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable y antes de dar cualquier paso es necesario definir su ubicación, tipo, cantidad y calidad. Para el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable, es importante seleccionar una fuente adecuada o una combinación de fuentes para abastecer de agua en cantidad suficiente a la población.

Así, gracias al ciclo hidrológico, se encuentran disponibles en la naturaleza las siguientes fuentes de abastecimiento: Aguas pluviales Aguas saladas Aguas superficiales Aguas subterráneas

AGUAS PLUVIALES Se recurre a las aguas pluviales muy raras veces y solamente cuando no existe otra posibilidad ya sea por resultar escasas o de muy mala calidad las aguas superficiales y las subterráneas, o también en ocasiones por factores económicos.

En el caso de las aguas pluviales, se tiene el inconveniente de que se requieren de obras civiles importantes para recolectarlas y almacenarlas en las cantidades requeridas, debido a que únicamente pueden recolectar agua durante el ciclo de lluvias,

por lo que sólo podrán emplearse en los casos de poblaciones muy

pequeñas.

AGUAS SALADAS Actualmente, la Ingeniería Sanitaria ha desarrollado nuevas tecnologías que permiten desalarla para ser utilizada como fuente de abastecimiento de agua potable en pequeña escala, pero debido a su alto costo de inversión, operación y mantenimiento para obras de aprovisionamiento de mayor magnitud, tales tecnologías resultan prohibitivas en nuestro medio, por lo que solo se aplican, en casos excepcionales.

AGUAS SUPERFICIALES Las aguas superficiales continentales son todos los cuerpos de agua o corrientes sobre la superficie del suelo. Se trata de aguas que escurren por la superficie de las tierras emergidas (plataforma continental) y que, de forma general, proceden de las precipitaciones de cada cuenca. como un lago, un embalse, una corriente, río, aguas de transición o un tramo de aguas costeras.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS Algunas ventajas obvias de las aguas superficiales son su disponibilidad ya que están visibles; son fácilmente alcanzadas para el abastecimiento y su contaminación puede ser removida con relativa facilidad. Generalmente las fuentes superficiales son aguas blandas; por estar abiertas a la atmósfera tienen un alto contenido de oxígeno, el cual oxida y remueve el hierro y manganeso en las aguas crudas. Las aguas superficiales pueden sanearse cuando son contaminadas. Por otra parte, las aguas superficiales son variables en cantidad y se contaminan fácilmente por las descargas de aguas residuales; su alta actividad biológica puede producir sabor y olor aun cuando el agua haya sido tratada. Las aguas superficiales pueden tener alta turbiedad y color, lo cual requiere un tratamiento adicional.

AGUAS SUBTERRÁNEAS Las aguas subterráneas se forman a partir de la infiltración de las aguas de lluvias y por los aportes de los cursos superficiales. Viajan en forma vertical por la fuerza de la gravedad, generalmente hasta encontrar un piso impermeable, y luego escurren horizontalmente hasta descargar en los colectores mayores que la llevaran al mar para reiniciar su ciclo. En este tránsito se alojan en los espacios intersticiales de los sedimentos del subsuelo y forman los yacimientos de agua subterránea o acuíferos. Su existencia y comportamiento depende de factores como el clima, el relieve, la red de avenamiento, la naturaleza de los suelos, la estratigrafía, etc.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS Las fuentes subterráneas están generalmente mejor protegidas de la contaminación que las fuentes superficiales, por lo que su calidad es más uniforme. El color natural y la materia orgánica son más bajos en las aguas subterráneas que en las superficiales, de allí que el tratamiento para remoción de color no lo requieran; esto al mismo tiempo significa que los trihalometanos son bajos en las aguas tratadas producidas a partir de aguas subterráneas. Es menos probable que las aguas subterráneas tengan sabor y olor, contaminación producida, por actividad biológica. Las aguas subterráneas no son corrosivas porque el bajo contenido de oxígeno disuelto en ellas reduce la posibilidad de que entre en juego la media reacción química necesaria a la corrosión. Las desventajas del agua subterránea incluyen la comparativa inaccesibilidad de estas fuentes; las concentraciones de sulfuro de hidrógeno son producidas en un ambiente de bajo oxígeno, estas son las condiciones típicas encontradas en las aguas subterráneas. Las características reductoras de estas aguas solubilizan al hierro y manganeso, los cuales al entrar en contacto con el oxígeno durante el consumo del agua forman precipitados que tienden a manchar la superficie de los muebles sanitarios. Una vez que los acuíferos se contaminan, no existe un método conocido que los pueda limpiar. Las aguas subterráneas presentan frecuentemente dureza tan alta que deben ser ablandadas para minimizar la formación de incrustaciones en las tuberías. A continuación, en la siguiente tabla se enumeran las principales ventajas y desventajas que presentan tanto las aguas superficiales como las aguas subterráneas.

CUADRO COMPARATIVO ENTRE LAS AGUAS SUPERFICIALES Y LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS AGUAS SUPERFICIALES

AGUAS SUBTERRÁNEAS

VENTAJAS

DESVENTAJAS

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Alta disponibilidad ya que están visibles

Su volumen es variable según el periodo estacional del año

Mejor protegidas por encontrarse confinadas

Difícil acceso a estas aguas para su aprovechamiento

Fácilmente Alcanzadas para su abastecimiento

Se encuentran expuestas a la contaminación

Su volumen y calidad es más uniforme

Se requieren equipos electromecánicos para su extracción y aprovechamiento

Generalmente aguas blandas

son

Alto contenido de oxígeno, el cual oxida y remueve el hierro y manganeso

Aguas alcalinas. No son corrosivas

Libres de sulfuro de Hidrógeno

Contienen materia orgánica que da lugar a Formación de trihalometanos

Baja formación trihalometanos

Bajo contenido de oxígeno disuelto y debido a estas características reductoras de estas aguas solubilizan al hierro y manganeso, por lo que al entrar en contacto con el oxígeno se oxidan Alta concentraciones de sulfuro de Hidrógeno debido a un ambiente bajo de oxígeno

Se pueden cuando contaminadas

Alta turbiedad y color lo cual requiere tratamiento adicional

El color natural y la materia orgánica son bajos

No es posible remover la contaminación en estas aguas

Su alta actividad biológica puede producir olor y sabor aun cuando son tratadas

Baja actividad biológica

Dureza alta por lo que deben ser sometidas a procesos de ablandamiento. Tienden a manchar la superficie de los muebles sanitarios

sanear son

de

CONCLUSIONES De lo anteriormente señalado se tiene que, solo se cuenta actualmente con dos fuentes naturales principales para el abastecimiento de agua potable para las localidades urbanas: las aguas superficiales y las aguas subterráneas. Por otro lado, es importante destacar además que el abastecimiento de agua potable no depende solamente de qué fuente de abastecimiento esté disponible en la zona en estudio, sino también de la cantidad y calidad del agua por aprovechar.

TEMA: Estudios y trabajos previos SUBTEMA: Estudios de campo INTRODUCCION Uno de los trabajos de campo que es necesario realizar, es el de conocer el volumen de agua que puede aportar una determinada fuente de abastecimiento. Lo anterior se consiste en realizar en el sitio donde se localiza la fuente, mediciones del caudal mediante aforos. Para realizar los estudios de aforo al agua, estos se dividen de manera convencional en:  Aguas a superficie libre (cauces naturales y canales artificiales )  Aguas en tuberías (conducción a presión) Se hace necesario medir la cantidad de agua que puede proporcionar una fuente de abastecimiento, con el objeto de poder conocer a la cantidad de población a la cuál puede alcanzar a abastecer. El aforo es la operación de la medición del volumen de agua que pasa por una sección en un tiempo determinado de un curso de agua. El valor del caudal mínimo de la fuente debe ser mayor que el consumo máximo diario que demandará la población, lo anterior, la finalidad de cubrir la demanda de agua para la población futura. Lo ideal es que los aforos se efectúen en las temporadas críticas de los meses de estiaje (los meses secos) y de lluvias, para conocer caudales mínimos y máximos.

AFORO EN CAUCES NATURALES Para realizar el estudio de aforo en canales naturales, los procedimientos más comúnmente empleados se dividen en: a) Directos: con algún aparato o procedimiento se mide directamente el caudal.

b) Indirectos o continuos: se mide el nivel del agua en el cauce, y a partir del nivel se estima el caudal.

Existen varios métodos para determinar el caudal de agua y los más utilizados en los proyectos de abastecimiento de agua en localidades pequeñas, son: el método volumétrico, el método de velocidad-área o bien mediante el empleo de vertedores triangulares. El primero es utilizado para caudales hasta con un máximo de 10 l/s. mientras que los otros se emplean para caudales mayores a 10 l/s.

MÉTODO VOLUMÉTRICO El método consiste en tomar el tiempo que demora en llenarse un recipiente de volumen conocido. Posteriormente se divide el volumen en litros entre el tiempo promedio en segundos, obteniéndose el caudal mediante la expresión siguiente en l/s.

=

Donde: Q = gasto, en l/s. V = volumen del recipiente, en litros. t = tiempo en que se llena el recipiente, en segundos. Para la aplicación de este método, se recomienda que se realicen como mínimo tres lecturas y posteriormente se procede a tomar el valor promedio de las mismas.

MÉTODO DE VELOCIDAD – ÁREA Con este método se mide la velocidad del agua superficial que escurre de la fuente, tomando el tiempo que demora un objeto flotante en llegar de un punto a otro en una sección uniforme. Se toma un trecho de la corriente; se mide el área de la sección; se lanza un cuerpo que flote, aguas arriba de primer punto de control, y al paso del cuerpo por dicho punto se inicia la toma del tiempo que dura el trayecto hasta el segundo punto de control de la corriente, localizado aguas abajo. El resultado de la velocidad se ajusta a un factor de 0.8 a 0.9

= Una vez conocidas la velocidad y el área de la sección de la corriente, se determina el gasto o caudal empleando la ecuación de continuidad.

= Al igual que el método anterior, se recomienda que se realicen como mínimo tres lecturas y posteriormente se procede a tomar el valor promedio de las mismas.

VERTEDOR TRIANGULAR Para medir gastos pequeños, también se puede emplear el vertedor triangular y es más preciso que el rectangular, puesto que, para un mismo caudal, los valores de h son mayores y por lo tanto se pueden realizar mejores lecturas del valor de la carga h sobre la cresta del vertedor. El caudal real se obtiene multiplicando el caudal teórico por el correspondiente coeficiente de descarga, Cd, así para vertedores triangulares se tiene, de acuerdo con la Fórmula de Thomson: =

8 2 ∗ 15

∗

⁄2 ∗ ℎ

Según Thomson, para valores de h comprendidos entre: 0.05 m < h < 0.25m, Cd = 0.593. Agrupando los términos anteriores en una sola constante, se tiene: = 8⁄15

tan

√2 9.81

⁄2

Para los casos de α = 90° = 0.533 √2 9.81 0.593 tan 45% = 1.4 Por lo tanto, el valor de Q se obtiene mediante la expresión:

= 1.4 ℎ

⁄

Para los casos de α = 60° El valor de Q se obtiene mediante la expresión siguiente:

= 0.809 ℎ

⁄

Donde: Q = expresado en m³ /s h = expresado en m

MÉTODO SECCIÓN-VELOCIDAD En los casos de las corrientes superficiales que transportan caudales mayores, este método es el más usado. Consiste básicamente en medir la velocidad en varios puntos de la sección transversal de una corriente, para después calcular el gasto por medio de la ecuación de continuidad:

= Dónde: Q = gasto, m3/s

A = área de la sección, m2 V = velocidad, m/s La velocidad del flujo en una sección transversal de una corriente tiene una distribución como la que se muestra en la Figura 1. Para determinar el gasto, no es suficiente medir la velocidad en un solo punto, sino que es necesario dividir la sección transversal del cauce en varias secciones llamadas dovelas (Figura 1).

Figura 1. Distribución de la velocidad del flujo en una sección transversal. El gasto que pasa por cada dovela es:

&' =

'∗ ('

Dónde: qi = Caudal que pasa por la dovela i (m3/s). ai = Área correspondiente a la dovela i (m2). Vmi = Velocidad media en la dovela i (m/s). La velocidad media se puede tomar como la medida a una profundidad de 0.6 yi (medida a partir del nivel de la superficie del agua), aproximadamente; donde yi es el tirante medido al centro de la dovela, cuando éste no es muy grande; en caso contrario conviene tomar al menos dos medidas, a profundidades de 0.2 y 0.8 de yi, así la velocidad media es:

('

=

%

+ 2

*%

Donde V20 y V80 son las velocidades medidas a 0.2yi y 0.8yi respectivamente. Cuando yi es muy grande, puede ser necesario tomar tres o más lecturas de velocidad en la dovela y promediarlas. Es recomendable medir la profundidad de la dovela cada vez que se haga un aforo. Entonces el gasto total, que pasa por la sección del cauce analizada, es: = &+ + & + &,- .

. . . . .

+ &. = / &'

Dónde: n = número total de dovelas. La velocidad del flujo se mide con molinetes, instrumentos que cuentan con una hélice o rueda de aspas que giran impulsadas por la corriente y, mediante un mecanismo eléctrico, transmiten por un cable el número de revoluciones por minuto o por segundo con que gira la hélice. Esta velocidad angular se traduce después a velocidad del agua usando una fórmula de calibración que previamente se determina para cada aparato en particular.

AFORO EN CANALES ARTIFICIALES. Para realizar el estudio de aforo en canales artificiales es posible aprovechar algunas estructuras hidráulicas que se encuentran instaladas, como dispositivos para realizar mediciones del caudal, entre las cuáles se tienen las siguientes:

COMPUERTAS Las compuertas existentes en las obras hidráulicas son elementos de aforo. Se utilizan para conocer el caudal a entregar. Para conocer el caudal se mide el ancho de la compuerta, la abertura y la altura del agua y a partir de aplicar de fórmulas

conocidas para este tipo de estructuras se puede determinar el caudal que pasa por la misma.

VERTEDORES DE AFORO En general las estructuras a través de la corriente que cambian el nivel de aguas arriba se denominan vertedores y las estructuras de tipo canal se denominan aforadores, aunque esta distinción no siempre se cumple. Generalmente se emplean vertedores de pared delgada para gastos pequeños y medianos y se construyen de diferentes formas geométricas, siendo los más empleados los siguientes: triangulares, rectangulares y trapeciales.

MÉTODOS DE AFORO EN TUBERÍAS En el mercado existe una gran variedad de medidores, tanto desde el punto de vista de tamaños y rangos de operación como de principios de funcionamiento. Se utilizan para estimar el gasto en determinada sección de la tubería, y se clasifican como; medidores volumétricos y másicos, teniendo en cuenta que ambos pueden servir para la misma aplicación, ya que volumen y masa son proporcional entre sí.

El principio de funcionamiento es el fenómeno físico en que se basa el medidor, y es una característica de diseño. Para los medidores de caudal volumétricos, los principales sistemas son: presión diferencial, área variable, velocidad, tensión inducida, desplazamiento positivo y vórtice. Para los másicos se deben destacar el sistema térmico y el sistema basado en la fuerza de Coriolis.

MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL La fórmula para el caudal para este tipo de funcionamiento se deduce de la aplicación del teorema de Bernoulli. Este teorema relaciona la energía cinética, la potencial y la presión de un fluido en diferentes puntos de la vena fluida. Mediante

la interposición de un Diafragma, una Tobera, un tubo Venturi, un tubo Pitot o un tubo Annubar, se puede relacionar el cambio de velocidad y presión que experimenta el fluido con el caudal.

DIAFRAGMA Consiste en una placa con un orificio que se interpone en la tubería. Como resultado de esta obstrucción existe una pérdida de carga, que es la que se mide por comparación con una sonda aguas arriba y otra localizada aguas abajo de la instalación. Este tipo de medidor es utilizado en tuberías donde se permita una gran pérdida de energía. El cambio de área que se genera al colocar el diafragma provoca un estrangulamiento de la sección, lo que da lugar a un cambio de presiones antes y después del diafragma, cuyo valor determina el gasto en la sección.

VENTURIMETRO La función básica de este medidor consiste en producir un estrangulamiento en la sección transversal de la tubería, el cual modifica las presiones, con la medición de este cambio es posible conocer el gasto que circula por la sección, el estrangulamiento de esta es muy brusco, pero la ampliación hasta la sección original es gradual.

CAUDALIMETRO ULTRASONICO Actualmente se cuentan con equipos que miden, calculan e Indican la velocidad, caudal y volumen total que pasa por una determinada sección. Es un dispositivo no intrusivo, determina el tiempo que tarda el ultrasonido en atravesar el fluido por medir.

Al poder realizar mediciones del caudal a través de cualquier material sin cortar, abrir ni vaciar la tubería resulta muy favorable para realizar este tipo de trabajos, para medir varios puntos aún de distinto diámetro con un sólo instrumento, para medir en tuberías de grandes diámetros muy difíciles para otros equipos, y en tuberías bajo presión. Ventajas:  No ocasiona pérdida de carga.  No tiene partes móviles.  No influye en el diámetro de la tubería, ni en su costo, ni en su rendimiento.  Ideal para la medición de materiales tóxicos o peligrosos.  Salida lineal con el caudal.  Su rango de medición es muy amplio.  En tuberías de gran diámetro es el más económico, y en ciertos casos, el único.  Su instalación es muy simple y económica. Desventajas:  Su precisión es relativamente alta.  Su costo es relativamente elevado para su empleo en tuberías de diámetros menores.

CONCLUSIONES El aforo es el conjunto procedimientos, técnicas y estudios, que se realizan para conocer las condiciones y características principales de un determinado gasto o caudal que pasa en una determinada sección, con la finalidad de poder diseñar y construir obras civiles que estén en contacto con dicho caudal, ya sean canales, tuberías, puentes, obras de abastecimiento, etc. entre otras.

TEMA: Estudios y trabajos previos SUBTEMA: Muestreo y calidad del agua INTRODUCCION El agua resulta indispensable para la salud y el bienestar humano, así como para la preservación del medio ambiente. Cada año millones de personas, la mayoría niños, mueren por enfermedades relacionadas con el consumo de agua contaminada que es suministrada mediante un abastecimiento de agua, un saneamiento y una higiene inadecuados. las enfermedades transmitidas a través del agua contaminada o de los desechos humanos constituyen la segunda causa de muerte infantil en el mundo después de las enfermedades respiratorias. Tanto la escasez del agua como la baja calidad de este recurso aunado a un saneamiento deficiente afectan negativamente a las opciones de sustento y las oportunidades de desarrollo, sobre todo las de las familias más pobres del planeta Por lo tanto, se hace indispensable realizar muestreos del agua en la fuente seleccionada con el objeto de determinar posteriormente en el laboratorio sus características sanitarias y en caso de ser necesario someterlas a un tratamiento adecuado para el consumo seguro por parte de los usuarios.

MUESTREO DEL AGUA El muestreo del agua consiste en tomar una porción representativa de un volumen de una fuente con el propósito de examinar sus características sanitarias. Los trabajos de laboratorio se inician precisamente en establecer las condiciones en que se deberán tomar las muestras de agua, las cuales una vez recolectadas deberán serán analizadas. Las muestras se recolectan y examinan esencialmente para determinar los parámetros físicos, químicos, biológicos y radiactivos de la fuente en estudio. La

eficaz realización de un análisis empieza con el cuidado que se debe tener al obtener la muestra. Las muestras deben ser representativas, en todo lo posible, del conjunto del caudal de agua que va a caracterizarse y deberán tomarse las precauciones que sean posibles para conservar la muestra de agua, de tal forma que no experimente ninguna modificación desde el momento de su toma hasta su análisis respectivo en el laboratorio. Asimismo, se deberá adecuar la frecuencia del muestreo a la situación concreta que corresponda según sea el caso. En general, si las posibilidades operativas y económicas lo permiten se deberán establecer las siguientes etapas en un programa de muestreo. a). Estudios preliminares b). Número de muestras a tomar y parámetros a determinar c). Tipos de muestras y muestreos d). Frecuencia y cantidad de muestra e). Técnicas por aplicar en el muestreo El número de muestras a realizar y los parámetros a analizar dependerán del grado de importancia y amplitud del estudio que se pretende alcanzar, del tipo de agua y de las propias posibilidades e infraestructura del laboratorio. Dado la gran variedad de sistemas hídricos y naturaleza del agua, así como las numerosas condiciones en las que hay que realizar recolección de muestras, se hace difícil aplicar un procedimiento único de muestreo, por lo resulta conveniente tener en cuenta una serie de ideas y recomendaciones de carácter general Para obtener muestras representativas es necesario en muchos casos realizar diversas tomas, recolectadas a lo largo de un determinado período de tiempo o bien en distintos puntos de la fuente para la toma de muestras. Hay varios factores que influyen en los resultados del análisis dificultándolos, entre los que figuran la turbiedad o presencia de sustancias en suspensión, el método

empleado en la recolección de la muestra y de los cambios físicos y químicos que ha experimentado durante el periodo de transporte y conservación de esta. Se debe hacer un registro de todas las muestras obtenidas e identificar cada envase con el nombre de quien realiza la toma, la hora y fecha, la ubicación, la temperatura y cualquier otro dato de interés.

TIPOS DE MUESTRAS Al tomar muestras de un río, los resultados pueden presentar variaciones según la profundidad, la velocidad de la corriente, el ancho del río, la distancia a la orilla, etc. En estos casos se deberá hacer una toma integral de varios puntos con objeto de que la muestra esté integrada con respecto al flujo. En cuanto a los lagos y embalses, presentan variaciones naturales en las características del agua debidas a las estratificaciones estacionales, descargas y el viento, siendo necesario tener en cuenta estas condiciones a la hora de elegir el sitio para la toma de la muestra. En general, es prácticamente imposible aplicar un procedimiento único para realizar los muestreos dada la gran variedad de condiciones que pueden darse de unos casos a otros. Lo que si debe tenerse en cuenta siempre son los análisis a los que se van a someter estas muestras y el fin de los resultados.

MUESTRAS SIMPLES O DE SONDEO Si a una fuente de agua a la que hay que tomar muestras, se conoce que es bastante constante en su composición ya sea en el tiempo o en el espacio, se puede considerar que una simple muestra de sondeo es representativa, es el caso de algunas aguas superficiales y de algunos suministros a poblaciones pequeñas.

MUESTRAS COMPUESTAS Si se sabe o sospecha que la calidad de la fuente de agua varía a lo largo del tiempo, hay que hacer la recolección de muestras con más frecuencia en el mismo lugar (puede variar desde minutos a horas e incluso a lo largo de meses). Si lo que varía es la composición del agua a lo largo del espacio que comprende la masa de agua y no en el tiempo, habrá que elegir diferentes sitios para la recolección de las muestras.

NORMATIVIDAD PARA AGUA POTABLE EN MÉXICO Actualmente en nuestro país se encuentra vigente la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, la cual fue promulgada el 5 de febrero de 1917. Este ordenamiento contiene la esencia y el espíritu de todas las leyes que del mismo emanan o que gracias a él existen. Los artículos 4 y 27 Constitucionales son los que, para el caso del abastecimiento de agua potable, se estima útil mencionar pues de ellos emanan la "Ley General de Salud" y la "Ley de Aguas Nacionales", respectivamente, las cuales contienen las bases legales que deben considerarse para la realización de un proyecto. A continuación, se hace referencia a los citados artículos constitucionales en los párrafos donde se mencionan los aspectos relativos a la salud, al uso y manejo del agua. Artículo 4º Constitucional. Toda persona tiene derecho a la protección de la salud. La Ley definirá las bases y modalidades para el acceso a los servicios de salud y establecerá la concurrencia de la Federación y las entidades federativas en materia de salubridad general, conforme a lo que dispone la fracción XVI del artículo 73 de esta Constitución. Toda persona tiene derecho a un medio ambiente sano para su desarrollo y bienestar. El Estado garantizará el respeto a este derecho. El daño y deterioro

ambiental generará responsabilidad para quien lo provoque en términos de lo dispuesto por la ley. Toda persona tiene derecho al acceso, disposición y saneamiento de agua para consumo personal y doméstico en forma suficiente, salubre, aceptable y asequible. El Estado garantizará este derecho y la ley definirá las bases, apoyos y modalidades para el acceso y uso equitativo y sustentable de los recursos hídricos, estableciendo la participación de la Federación, las entidades federativas y los municipios, así como la participación de la ciudadanía para la consecución de dichos fines.

Artículo 27 Constitucional. La propiedad de las tierras y aguas comprendidas dentro de los límites del territorio nacional corresponde originariamente a la Nación, la cual ha tenido y tiene el derecho de transmitir el dominio de ellas a los particulares, constituyendo la propiedad privada Son propiedad de la Nación las aguas de los mares territoriales en la extensión y términos que fije el Derecho Internacional; las aguas marinas interiores; las de las lagunas y esteros que se comuniquen permanente o intermitentemente con el mar; las de los lagos interiores de formación natural que estén ligados directamente a corrientes constantes; las de los ríos y sus afluentes directos o indirectos, desde el punto del cauce en que se inicien las primeras aguas permanentes, intermitentes o torrenciales, hasta su desembocadura en el mar, lagos, lagunas o esteros de propiedad nacional; las de las corrientes constantes o intermitentes y sus afluentes directos o indirectos, cuando el cauce de aquéllas en toda su extensión o en parte de ellas, sirva de límite al territorio nacional o a dos entidades federativas, o cuando pase de una entidad federativa a otra o cruce la línea divisoria de la República.

NORMAS NACIONALES RELACIONADAS CON EL SECTOR AGUA Toda norma, en el área que sea aplicada, tiene un fin específico. Se deberán atenderlas para cumplir con una serie de requisitos o parámetros y con ello llegar a un objetivo deseado. Están establecidas bajo un régimen jurídico existente. Se establecen según el tipo de proceso, servicio o área en específico. Marcan una serie de regulaciones y estándares establecidos. En el contexto que nos atañe, el sector agua y medio ambiente cuentan con una serie de normas que deben de cumplirse para el suministro de agua potable de calidad a una sociedad. En México se cuenta en general, con tres tipos de normas, manejadas por la Secretaría de Economía,

con base a la Ley Federal sobre Metrología y

Normalización, que son las siguientes:

NORMAS OFICIALES MEXICANAS (NOM) Son regulaciones técnicas de carácter obligatorio. Regulan los productos, procesos o servicios, cuando estos puedan constituir un riesgo para las personas, animales y vegetales, así como para el medio ambiente en general. Dentro de las NOM encontramos la información, requisitos, procedimientos, especificaciones y metodología necesarios que permiten establecer a las distintas dependencias gubernamentales ciertos parámetros evaluables a fin de evitar un riesgo para la población.

NORMAS MEXICANAS (NMX) Son elaboradas por un organismo nacional de normalización, o por algún otro organismo como alguna secretaría de estado, por ejemplo, la de agricultura, laboratorios, cámaras. Establecen los requisitos mínimos de calidad de los productos y servicios, con el objetivo de orientar a los consumidores. Su aplicación

es voluntaria, con excepción de los casos en que los particulares manifiesten que sus productos, procesos o servicios son conformes con las mismas.

NORMAS DE REFERENCIA (NRF) Estas son elaboradas por entidades de la administración pública federal (PEMEX, CFE), en aquellos casos en los que las normas mexicanas vigentes no cumplan sus requerimientos, o bien, las especificaciones que contienen sean obsoletas. En este apartado únicamente se hará referencia a las NOM, que son las que forman parte del sistema de normalización (obligatorias) para el agua potable en México. En nuestro país actualmente se cuentan con una serie de normas de carácter permanente para el buen manejo de los procesos de potabilización. El papel más importante es el de aplicar adecuadamente las mismas. Las normas principales y más importantes en el sector agua son entre otras:

NORMAS SSA NOM-012-SSA1-1993. Requisitos sanitarios que deben cumplir los sistemas de abastecimiento de agua para uso y consumo humano públicos y privados. NOM-014-SSA1-1993. Procedimientos sanitarios para el muestreo de agua para uso y consumo humano en sistemas de abastecimiento de agua públicos y privados. NOM-112-SSA1-1994. Determinación de bacterias coliformes. Técnica del número más probable. NOM-127-SSA1-1994 .Establece límites de calidad del agua para consumo humano, parámetros bacteriológicos, físicos y químicos. NOM-179-SSA1-1998. Vigilancia y evaluación del control de calidad del agua para uso y consumo humano, distribuida por sistemas de abastecimiento público.

NOM-230-SSA1-2002. Salud ambiental. Agua para uso y consumo humano. Requisitos sanitarios que se deben cumplir en los sistemas de abastecimiento públicos y privados durante el manejo del agua. Procedimientos sanitarios para el muestreo.

NORMAS SEMARNAT NOM-001-SEMARNAT-1996.Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas residuales en aguas y bienes nacionales, NOM-002-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal. NOM-003-SEMARNAT-1997. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se re usen en servicios al público. NOM-004-SEMARNAT-2002. Lodos y biosólidos. Especificaciones y límites máximos permisibles de contaminantes para su aprovechamiento y disposición final.

NORMAS CNA NOM-002-CNA-1995.Toma domiciliaria para abastecimiento de agua potable especificaciones y métodos de prueba. NOM-003-CNA-1996. Requisitos durante la construcción de pozos de extracción de agua para prevenir la contaminación de acuíferos. NOM-004-CNA-1996. Requisitos para la protección de acuíferos durante el mantenimiento y rehabilitación de pozos de extracción de agua y para el cierre de pozos en general. NOM-005-CNA-1996. Fluxómetros-especificaciones y métodos de prueba.

NOM-006-CNA-1997 . Fosas sépticas prefabricadas, especificaciones y métodos de prueba. NOM-007-CNA-1997. Requisitos de seguridad para la construcción y operación de tanques para agua.

CALIDAD DEL AGUA Es indispensable realizar los estudios de calidad del agua procedente de la fuente seleccionada, previo muestreo de esta agua, con el objeto de determinar en el laboratorio sus características físicas, químicas y bacteriológicas con la finalidad de verificar si éstas se ajustan a los parámetros establecidos en las normas nacionales vigentes. En caso contrario, someterlas a ciertos procesos de potabilización que permitan hacerla apta para el consumo humano.

CARACTERÍSTICAS BACTERIOLÓGICAS La determinación de la calidad bacteriológica reviste gran importancia en el ámbito de la salud pública ya que permite garantizar la inocuidad del agua destinada al consumo evitando así epidemias gastrointestinales. El agua destinada para el consumo humano puede ser contaminada por las aguas residuales o por desechos humanos y animales que contienen microorganismos patógenos (principalmente intestinales) como son los causantes de la tifoidea (Salmonella typhi), la disentería (Shigella dysenterieae) o el cólera (Vibrio cholerae) entre otros.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Estas propiedades se pueden fácilmente determinar como son:

TEMPERATURA Es importante su medición por el efecto que representa con relación a otras propiedades como: la aceleración de las reacciones químicas, disminución de solubilidad de los gases, intensificación de sabores y olores entre otras. SABOR Y OLOR Estas propiedades son debidas a las impurezas disueltas en el agua, casi siempre de naturaleza orgánica como fenoles y clorofenoles. Dichas propiedades son subjetivas y difíciles de medir. COLOR Aún el agua químicamente pura no es incolora, tiene un tinte azul verdoso en grandes volúmenes, por lo que es necesario diferenciar entre el color verdadero debido al material disuelto y el color aparente debido a la materia suspendida. Por ejemplo, el color amarillo del agua presente en algunas cuencas se debe a ácidos orgánicos que no son dañinos y que son similares al acido tánico del té. Sin embargo, los consumidores rechazan el agua cuando esta presenta cierta coloración. TURBIEDAD La presencia de sólidos coloidales le da al líquido una apariencia nebulosa que es poco atractiva para el consumidor y puede ser dañina. La turbiedad en el agua pueden causarla partículas de arcilla y limo, descargas de agua residual, desechos industriales o la presencia de numerosos microorganismos. SÓLIDOS Una de las características físicas más importantes del agua es el contenido total de sólidos, esta incluye la materia en suspensión, la materia sedimentable, la materia coloidal y la materia disuelta. La determinación de sólidos disueltos totales mide específicamente el total de residuos sólidos filtrables (sales y residuos orgánicos).

Los sólidos disueltos totales (SDT) se deben a materiales solubles. Los sólidos en suspensión (SS) son partículas que se pueden determinar por la diferencia de peso de un filtrado por el cual se hace pasar la muestra. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA La determinación de la conductividad es de gran importancia pues da una idea del grado de mineralización del agua natural, potable, residual, residual tratada, de proceso o bien del agua para ser usada en el laboratorio en análisis de rutina o para trabajos de investigación. El valor de conductividad es un parámetro regulado por límites máximos permisibles en descargas de aguas residuales al alcantarillado o a cuerpos receptores, para contacto primario y para el consumo humano.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS MEDICIÓN DEL PH La alcalinidad o la acidez de una muestra de agua se determinan en la escala de PH que mide la concentración de iones de H+ presentes en el agua. Su importancia se debe a que el PH controla muchas reacciones químicas. La actividad biológica normalmente se restringe a una escala de PH entre 6 y 8. DUREZA Esta característica se debe principalmente a la presencia de iones de Ca2+ y Mg2+ . De igual manera otros iones que son también responsables son Fe2+ y Sr2+ . No presentan riesgo a la salud humana DETERMINACIÓN DE CLORUROS Los Cloruros son responsables del sabor salobre en el agua y es un indicador de una posible contaminación del agua por aguas residuales, debido a que la presencia de estos compuestos siempre se encuentra presente en la orina.

OXIGENO DISUELTO El Oxígeno Disuelto (OD) es la cantidad de oxígeno que está disuelta en el agua. Generalmente, un nivel más alto de oxígeno disuelto indica agua de mejor calidad. Si los niveles de oxígeno disuelto son demasiado bajos, algunos peces y otros organismos no pueden sobrevivir. Además, la cantidad de oxígeno que puede disolverse en el agua (OD) depende de la temperatura. El agua más fría puede contener más oxígeno en ella que el agua más caliente. METALES Los efectos de los metales que se encuentran en las aguas naturales, potables y residuales sobre la salud humana, pueden ir desde el intervalo de benéficos, causantes de problemas y hasta tóxicos, esto es dependiendo de su concentración, por lo que su cuantificación en cuerpos de agua es importante. Algunos metales son esenciales, otros pueden afectar adversamente a los consumidores de agua, sistemas de tratamiento de aguas residuales y cuerpos receptores de agua. NITRÓGENO Los compuestos nitrogenados se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza. Las fuentes de nitrógeno incluyen además de la degradación natural de la materia orgánica, fertilizantes, productos de limpieza y tratamiento de aguas potables. Debido a que el nitrógeno es un nutriente esencial para organismos fotosintéticos, es importante el monitoreo y control de descargas de este al ambiente.

LÍMITES PERMISIBLES DE CALIDAD DEL AGUA. NOM 127 SSA DEL 2004 MODIFICADA Actualmente en nuestro país se cuenta con la Norma Oficial Mexicana establecida por la Secretaría de Salud en la que se señalan los parámetros que debe reunir un agua para que sea apta para el consumo humano.

Estos parámetros con sus límites máximos permitidos se indican en la NOM 127 SSA del 2004 Modificada. Es una norma sobre salud ambiental que se refiere al agua para uso y consumo humano. En esta norma se establecen los límites permisibles de calidad y tratamiento que debe someterse el agua para su potabilización. LÍMITES PERMISIBLES DE CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS El contenido de organismos resultante del examen de una muestra simple de agua debe ajustarse a lo establecido en la tabla siguiente: CARACTERÍSTICA Organismos coliformes totales

LIMITE PERMISIBLE Ausencia o no detectables

E. coli o coliformes fecales u organismos Ausencia o no detectables termotolerantes

LÍMITES PERMISIBLES DE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y ORGANOLÉPTICAS Las características físicas y organolépticas deberán ajustarse a lo establecido en la Tabla siguiente: CARACTERÍSTICA Color

LIMITE PERMISIBLE 20 unidades de color verdadero en la escala de platinocobalto.

Olor y sabor

Agradable (se aceptarán aquellos que sean tolerables para la mayoría de los consumidores, siempre que no sean resultado de condiciones objetables desde el punto de vista biológico o químico).

Turbiedad

5 unidades de turbiedad nefelométricas (UTN) o su equivalente en otro método.

LÍMITES PERMISIBLES DE CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS El contenido de constituyentes químicos deberá ajustarse a lo establecido en la siguiente tabla . Los límites se expresan en mg/l, excepto cuando se indique otra unidad. CARACTERÍSTICA

LIMITE PERMISIBLE

Aluminio

0.20

Arsénico

0.025

Bario

0.70

Cadmio

0.005

Cianuros (como CN-)

0.07

Cloro residual libre

0.2-1.50

Cloruros (como Cl-)

250.00

Cobre

2.00

Cromo total

0.05

Dureza total (como CaCO3)

500.00

Fenoles o compuestos fenólicos

0.30

Fierro

0.30

Fluoruros (como F-)

1.50

Hidrocarburos aromáticos en mg/l: Benceno

10.00

Etilbenceno

300.00

Tolueno

700.00

Xileno (tres isómeros)

500.00

Manganeso

0.15

Mercurio

0.001

Nitratos (como N)

10.00

Nitritos (como N)

1.00

Nitrógeno amoniacal (como N)

0.50

pH (potencial de hidrógeno) en unidades de pH 6.5-8.5 Plaguicidas en microgramos/l: Aldrín y dieldrín (separados o combinados)

0.03

Clordano (total de isómeros)

0.20

LÍMITES PERMISIBLES DE CARACTERÍSTICAS RADIACTIVAS El contenido de constituyentes radiactivos deberá ajustarse a lo establecido en la Tabla siguiente. Los límites se expresan en Bq/l (Becquerel por litro). CARACTERÍSTICA

LIMITE PERMISIBLE Bq/l

Radiactividad alfa global

0.56

Radiactividad beta global

1.85

TRATAMIENTOS PARA LA POTABILIZACIÓN DEL AGUA La potabilización del agua proveniente de una fuente en particular debe justificarse con estudios de calidad y pruebas de tratabilidad a nivel de laboratorio para asegurar su efectividad. Se deben aplicar los tratamientos específicos siguientes o los que resulten de las pruebas

de

tratabilidad,

cuando

los

contaminantes

microbiológicos,

las

características físicas y los constituyentes químicos del agua listados anteriormente, excedan los límites permisibles establecidos en la citada Norma.

CONTAMINACIÓN MICROBIOLÓGICA Bacterias,

helmintos, protozoarios y virus.

Deben desinfectarse con cloro,

compuestos de cloro, Yodo, ozono, luz ultravioleta; plata iónica o coloidal; coagulación-sedimentación-filtración; filtración en múltiples etapas.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y ORGANOLÉPTICAS Color, olor, sabor y turbiedad. Oxidación-coagulación-floculación-sedimentaciónfiltración; adsorción en carbón activado.

CONSTITUYENTES QUÍMICOS Arsénico. Coagulación-floculación-sedimentación-filtración; intercambio iónico u ósmosis inversa. Aluminio, bario, cadmio, cianuros, cobre, cromo total y plomo. Coagulaciónfloculación-sedimentación-filtración; intercambio iónico u ósmosis inversa. Cloruros. Intercambio iónico, ósmosis inversa o evaporación. Dureza. Ablandamiento químico o intercambio iónico. Fenoles

o

compuestos

fenólicos.

Oxidación-coagulación-floculación-

sedimentación-filtración; adsorción en carbón activado u oxidación con ozono. Fierro y/o manganeso. Oxidación-filtración, intercambio iónico u ósmosis inversa. Fluoruros. Alúmina activada, carbón de hueso u ósmosis inversa. Hidrocarburos aromáticos. Oxidación-filtración o adsorción en carbón activado. Mercurio. Coagulación-floculación-sedimentación-filtración; adsorción en carbón activado granular u ósmosis inversa cuando la fuente de abastecimiento contenga hasta 10 microgramos/l. Adsorción en carbón activado en polvo cuando la fuente de abastecimiento contenga más de 10 microgramos/l. Nitratos y nitritos. Intercambio iónico o coagulación-floculación-sedimentaciónfiltración. Nitrógeno amoniacal. Coagulación-floculación-sedimentación-filtración, o bien, desgasificación o desorción en columna. PH (potencial de hidrógeno). Neutralización. Plaguicidas. Adsorción en carbón activado granular. Sodio. Intercambio iónico. Sólidos disueltos totales. Coagulación-floculación-sedimentación-filtración y/o intercambio iónico.

Sulfatos. Intercambio iónico u ósmosis inversa. Sustancias activas al azul de metileno. Adsorción en carbón activado. Trihalometanos. Oxidación con aireación u ozono y adsorción en carbón activado granular. Zinc. Evaporación o intercambio iónico. A continuación, se muestra en la figura siguiente, un esquema general de una planta de tratamiento convencional para agua potable

DIAGRAMA DE FLUJO DE UNA PLANTA POTABILIZADORA

CONCLUSIONES El muestreo del agua consiste en tomar una porción representativa de un volumen de una fuente con el objeto de determinar posteriormente en el laboratorio sus características sanitarias. Las muestras se recolectan y examinan esencialmente para determinar los parámetros físicos, químicos, biológicos y radiactivos de la fuente en estudio. La eficaz realización de un análisis empieza con el cuidado que se debe tener al obtener la muestra. Los trabajos de laboratorio se inician precisamente en establecer las condiciones en que se deberán tomar las muestras de agua, las cuales una vez recolectadas deberán serán analizadas. La potabilización del agua proveniente de una fuente en particular deberá justificarse con estudios de calidad y pruebas de tratabilidad a nivel de laboratorio para asegurar su efectividad al seleccionar y aplicar los tratamientos específicos necesarios, cuando los contaminantes microbiológicos, las características físicas y los constituyentes químicos del agua, excedan los límites permisibles establecidos en la norma oficial.

TEMA: Estudios y trabajos previos SUBTEMA: Estudio de la Población Futura PERÍODO DE DISEÑO Los elementos del sistema de abastecimiento de agua potable se proyectan con capacidad prevista para dar servicio durante un lapso futuro después de su instalación, al cual se le denomina período de diseño.

El período de diseño se define como el tiempo durante el cual las obras componentes del sistema de agua potable por construir, brindarán un servicio eficiente y económico, con base a su capacidad y durante el cual, el capital invertido en su ejecución se recuperará.

El período de diseño en general es menor con relación a la vida útil de las obras componentes del sistema. Durante la vida útil de las obras se espera que las mismas funcionen sin tener costos de operación y mantenimiento elevados que hagan antieconómico su uso o que requieran ser eliminadas por insuficientes. Una vez rebasado el período de diseño, las obras podrán continuar funcionando hasta cumplir su vida útil en términos de una eficiencia cada vez menor.

La vida útil de las obras depende de múltiples factores, entre los cuales los más importantes son los siguientes: 1. Calidad de la construcción y de los materiales utilizados en la ejecución de la obra. 2. Calidad de los equipos electromecánicos y de control. 3. Calidad del agua a manejar. 4. Diseño del sistema. 5. Operación y mantenimiento.

A continuación, en la siguiente tabla se muestra la vida útil para diferentes elementos componentes de un sistema de abastecimiento de agua.

VIDA ÚTIL DE DIVERSOS ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE ELEMENTOS

VIDA ÚTIL (años)

1. Pozos excavados

30

2. Pozo perforado sin pantalla (filtro)

20

3. Pozo perforado con pantalla (filtro)

10

4. Motor Diesel rápido (a)

10

5. Motor Diesel lento (a)

15

6. Bomba tipo pozo profundo (b, c)

15

7.Bomba centrífuga, horizontal (b, c)

18

8. Bomba de pistón (b, c)

20

9. Bomba sumergible (b, c)

8

10. Edificio permanente

40

11. Tanques de almacenamiento de: concreto o mampostería,

40

tubería de concreto preesforzado; canales de concreto reforzado. 12. Líneas y tuberías de acero recubiertas y tuberías de

25 (d)

concreto reforzado 13. Líneas y tuberías de acero sin recubrir

20 (d)

14. Tubería de asbesto-cemento, PVC.

20 (e)

15. Tuberías de fierro fundido secundarias

15 (e)

16. Equipo de filtración, ablandamiento y desinfección (f)

15

17. Válvulas de: compuerta, globo, etc.

15

18. Medidores de agua, instrumentos de medición y

8

accesorios. 19. Motor eléctrico (b)

20

20. Arrancador eléctrico

15

21. Tanque de almacenamiento de acero y cobre

20

NOTAS a) Los motores Diesel deben considerarse rápidos, si el número de revoluciones por minuto es mayor de 750. b) Los valores están basados en 3,000 horas de trabajo anual se deben corregir si el número de horas de trabajo es diferente c) En caso de: pozos no verticales, aguas corrosivas o materiales abrasivos contenidos en el agua, supervisión insuficiente, etc., la vida útil se debe reducir. d) La vida útil debe reducirse por cinco años aproximadamente en caso de aguas o suelos corrosivos. En cada caso se determinarán por medio de análisis las características corrosivas del agua. e) La vida útil debe reducirse de 5 a 10 años aproximadamente en caso de aguas duras. Este tiempo se definirá en base a las características del agua. f) Los valores dados son para maquinaria, la vida del concreto y de los edificios debe ser calculada de acuerdo con el tipo de obra.

De acuerdo con las especificaciones técnicas para la elaboración de los estudios y proyectos de abastecimiento de agua potable, la Comisión Nacional del Agua, recomienda fijar los siguientes valores de los períodos de diseño en función de las siguientes consideraciones:  Para localidades de 2 500 a 15 000 habitantes de proyecto, de 6 a 10 años.  Para localidades de 15 000 a 70 000 habitantes de proyecto, de 10 a 15 años.  Para localidades urbanas grandes el periodo diseño se tomará de 15 a 20 años. En nuestro medio, se emplea de manera general un periodo de diseño comprendido de 15 a 20 años para la elaboración de los proyectos de abastecimiento de agua.

ESTUDIO DE LA POBLACIÓN FUTURA Para efectuar la elaboración de un proyecto de abastecimiento de agua potable a una localidad, es necesario determinar la población futura a la cual se le brindará el servicio. Asimismo, será necesario determinar la clasificación de esta de acuerdo con su nivel socioeconómico dividido en tres tipos: popular, media y residencial. De igual manera se deben distinguir si se presentan en la localidad en estudio zonas comerciales o industriales, sobre todo, al final del período económico de la obra. La población futura se determina con base en los datos proporcionados por el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), tomando en cuenta los registros de los censos disponibles de años anteriores hasta el año de realización de los estudios y proyectos. En el cálculo de la población de proyecto o futura intervienen diversos factores como son:  Crecimiento histórico 

Variación de las tasas de crecimiento



Características migratorias



Perspectivas de desarrollo económico

La forma más conveniente para determinar la población futura o de proyecto de una localidad se basa en el análisis de su pasado desarrollo, tomando como base los datos estadísticos oficiales de la población en estudio. Los datos de los censos de población pueden adaptarse a un modelo matemático, como son entre otros : 1. Aritmético 2. Geométrico por porcentajes 3. Tasa media anual 4. Fórmula de Malthus 5. Incremento de incrementos o Incrementos diferenciales

6. Extensión gráfica 7. Comparación entre poblaciones semejantes 8. Áreas y densidades 9. Mínimos cuadrados (series cronológicas)

1. MÉTODO ARITMÉTICO Consiste en calcular los aumentos absolutos que ha tenido la población y determinar el crecimiento anual promedio para un periodo fijo y aplicarlos en años futuros. Primeramente, se determinará el incremento promedio anual por medio de la expresión:

3 = 04 − 0' ⁄6 Donde: I = Incremento promedio anual (habitantes/año) 0 = Población del último censo (habitantes) 01 = Población del primer censo (habitantes)

N = Años transcurridos entre el primer censo y el último

A continuación, se procede a calcular la población futura por medio de la expresión:

Donde:

07 = 04 + 3 ∗ )

02= Población futura.

0 = Población del último censo. 3 = Incremento promedio anual.

= Intervalo comprendido desde el año del último censo hasta el año final del período de diseño.

Por lo general este método proporciona cantidades menores a la realidad, se utiliza como una primera apreciación, pero dadas las actuales condiciones en que se presentan los crecimientos demográficos, ya no se recomienda su aplicación.

2. MÉTODO GEOMÉTRICO POR PORCENTAJES Consiste en determinar el porcentaje anual de aumento por medio de los porcentajes de aumento en los años anteriores y aplicarlo en el futuro. Dicho en otras palabras, se calculan los porcentajes decenales de incremento y se calculará el porcentaje anual promedio.

%

9 : ;? 1= = %0@ =

Σ% 6

Donde: Σ % = suma de porcentajes decenales. N = número de años transcurridos entre el primer y el último censo.

La fórmula para determinar la población de proyecto es:

07 = 04 + B04 ∗ %0@ ∗ C⁄100 Donde: 02 = población futura

0 = población del último censo = Intervalo comprendido desde el año del último censo hasta el año final del período de diseño.

3. MÉTODO DE LA TASA MEDIA ANUAL Este método consiste en suponer que la población tendrá un incremento análogo al que sigue un capital primitivo sujeto al interés compuesto, en el que el rédito es el factor de crecimiento. La fórmula para determinar la población futura o de proyecto es:

07 = 04 1 +