COMPOSICION DEL AGUA POTABLE.
1.) DEFINICION:
2.) CICLO HIDROLOGICO: Se denomina CICL O HIDROL ÓGICO al movimiento general del agua: ascendente por evaporación y descendente por las precipitaciones y después en forma de escorrentía superficial y subterránea. De esta definición deben remarcarse dos aspectos importantes: a) la escorrentía subterránea es mucho más lenta que la superficial y esta lentitud le confiere al ciclo ciertas características fundamentales, como es que los ríos continúen con caudal mucho tiempo después de las últimas precipitaciones, y b) las aguas subterráneas no son más que una de las fases o etapas etapas del ciclo del agua, agua, y el desconocimiento desconocimiento de esta esta condición puede provocar que se exploten como si no tuvieran relación con las precipitaciones o la escorrentía superficial, con los consecuentes resultados. El ciclo hidrológico constituye una de las condiciones naturales más importantes de las cuencas hidrográficas. El río Lerma, con una longitud de aproximadamente 705 km, es el principal escurrimiento superficial dentro de la cuenca que lleva su nombre, y por lo tanto constituye uno de los principales elementos de su ciclo hidrológico.
3.) ELEMENTOS CONTENIDOS EN EL AGUA. 3.1. Calcio y magnesio.
3.2. Hierro y manganeso.
3.3. Sodio y potasio.
3.4. Cloruros.
3.5. Bicarbonato.
3.6 Carbonatos.
3.7. Anhídrido carbónico.
3.8. Oxigeno.
3.9. Sulfato.
3.10. Nitratos.
3.11. Nitritos.
3.12. Silicatos.
3.13. Fosfatos.
3.14. Flúor.
3.15. Fenoles.
3.16. Sales amoniacales.
3.17. Cromo.
3.18. Taninos.
3.19. Metales pesados.
3.20. Sustancias orgánicas.
4.) INTERPRETACION DE LOS ANALISIS DE AGUA.
5.) SALINIDAD Y CONDUCTIVIDAD.
6.) COMPOSICION QUIMICA DEL AGUA.
POLIMERO. 1. DEFINICION: Polímeros: del griego Polys (muchos) + meros (parte) Molécula muy grande (macromolécula) constituida por la unión repetida de muchas unidades moleculares pequeñas (monómeros), generalmente orgánicas, unidas entre sí por enlaces covalentes y que se formó por reacciones de polimerización.
2. CLASIFICACION SEGÚN SU COMPOSICION. a) Ho m op o lím ero s : Formados a partir de un solo tipo de monómero.
b) Heter o po lím ero s : Formados por dos o más monómeros distintos. Cuando están formados solo por dos tipos de monómeros, reciben el nombre de copolímeros.
3. CLASIFICACION POR SU ORIGEN. a) Po lím ero s na tu rales : Polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos, caucho, lignina, etc.
ti c o s : Se obtienen por transformación de b) Po lím er o s se m is in té polímeros naturales. Ejemplo: caucho vulcanizado, etc. ti c o s : Se obtienen industrialmente. Ejemplos: c) Po lím er o s s in té nailon, poliestireno, PVC, polietileno, etc.
4. CLASIFICACIÓN POR SU COMPORTAMIENTO FRENTE AL CALOR. a) Term op lásti co s: Después de ablandarse o fundirse por calentamiento, recuperan sus propiedades originales al enfriarse. En general son polímeros lineales, con bajas Tf y solubles en disolventes orgánicos. Ejemplos: derivados polietilenitos, poliamidas (o nailon), sedas artificiales, celofán, etc.
b) Termoestables: Después del calentamiento se convierten en sólidos más rígidos que los polímeros originales. Este comportamiento se debe a que con el calor se forman nuevos entrecruzamientos que provocan una mayor resistencia a la fusión. Suelen ser insolubles en disolventes orgánicos y se descomponen a altas temperaturas. Ejemplos: baquelita, ebonita, etc.
7. PROPIEDADES FÍSICAS GENERALES DE LOS POLÍMEROS. ● Las propiedades físicas de estas moléculas difieren bastante de las
propiedades de los monómeros que las constituyen. ● Las propiedades van a estar influenciadas por la estructura interna,
presencia de fuerzas intermoleculares, etc. ● Al ser grandes moléculas, la estructura es generalmente amorfa. ● Notable plasticidad, elasticidad y resistencia mecánica. ● Alta resistividad eléctrica. ● Poco reactivos ante ácidos y bases. ● Unos son tan duros y resistentes que se utilizan en construcción: PVC,
baquelita, etc. ● Otros pueden ser muy flexibles (polietileno), elásticos (caucho),
resistentes a la tensión (nailon), muy inertes (teflón), etc.
8. USOS DE LOS POLÍMEROS. a) Polímeros de adición. Polietilen o (PE): Termoplástico, aislante térmico, inerte químicamente.
Tuberías, persianas, bolsas, botellas, vasos, film transparente, etc. versátil, transpirable. Alfombras, juguetes, prendas térmicas, salpicaderos, etc. Polipropileno
(PP): Reciclable,
Policloru ro d e vinilo (PVC): Termoplástico, duro y resistente, aislante,
no biodegradable. Tuberías, platos, envases, discos, impermeables, etc. Poliestireno (PS): Termoplástico, duro, aislante. Juguetes, envases,
aislante, etc. Politetrafluoretileno (PTFE = Teflón): No se oxida, insoluble, no
reacciona con ácidos o bases. Industria, fontanería, medicina, etc. Caucho sintético (elastómeros): Elásticos. Neumáticos, prendas acuáticas, etc.
b) Polímeros de condensación. Nailon 6,6 (una pol iamid a): Resistencia a la rotura, no arde, no atacado
por polillas, no encoge ni necesita plancha. Fibras textiles. Ké vl ar (un a p o lia m id a): Más fuerte que el acero, flexible y ligero, no
biodegradable, gran resistencia química, resistente al fuego. Industria textil, paracaídas, blindajes aviones, raquetas tenis, trajes espaciales, etc. Polietilen tereftalato (PET, nom bre co m ercial: drac ón; u n po lié ster):
No se arruga, termoplástico. Envasado alimentos, medicamentos, etc.
FUENTES DE ABASTECIMIENTO.
Fuentes de Abastecimiento de Agua Para poder realizar un correcto abastecimiento de agua potable debemos contar con las fuentes correspondientes, de las que se deben considerar dos aspectos fundamentales a tener en cuenta: Capacidad de suministro Condiciones de sanidad o calidad del agua La capacidad de suministrar debe ser la necesaria para proveer la cantidad necesaria en volumen y tiempo que requiere el proyecto de abastecimiento. Las condiciones de sanidad o calidad del agua son claves para definir las obras necesarias de potabilización. Las fuentes se clasifican en: Meteóricas Superficiales Ríos Arroyos Canales Lagos Lagunas Embalses Subterráneas Profundas Su superficiales Freáticas Subálveas
Es necesario realizar estudios sobre las fuentes posibles de abastecimiento, para establecer sus capacidades y estado sanitario.
OBRAS DE CAPTACION EN TECHOS UNA DE LAS MAS UTILIZADAS.
1. INTRODUCCION. La captación de agua de lluvia es un medio fácil de obtener agua para consumo humano y/o uso agrícola. Se utiliza en lugares donde la precipitación pluvial y la calidad es adecuada para estos fines. Al efecto, el agua de lluvia es interceptada, colectada y almacenada en depósitos para su posterior uso. En la captación del agua de lluvia con fines domésticos se acostumbra a utilizar la superficie del techo como captación, conociéndose a este modelo como SCAPT (sistema de captación de agua pluvial en techos). minimiza la contaminación del agua. Adicionalmente, los excedentes de agua pueden ser empleados en pequeñas áreas verdes para la producción de algunos alimentos que puedan complementar su dieta.
2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS.
Alta calidad físico química del agua de lluvia, Sistema independiente y por lo tanto ideal para comunidades dispersas y alejadas, Empleo de mano de obra y/o materiales locales, No requiere energía para la operación del sistema, Fácil de mantener, y Comodidad y ahorro de tiempo en la recolección del agua de lluvia. A su vez las desventajas de este método de abastecimiento de agua son las siguientes: Alto costo inicial que puede impedir su implementación por parte de las familias de bajos recursos económicos, y La cantidad de agua captada depende de la precipitación del lugar y del área de captación.
OTRAS OBRAS DE CAPTACION. 1.) CENTRAL HIDRAULICAS.
Para determinar energía y potencia aprovechables de un salto de agua se requieren datos sobre las condiciones: hidrológicas: régimen de lluvias hidrodinámicas: facilidad para acumulación, regulación y crear desnivel.
CUENCA IMBRÍFERA: superficie en km2 , proyectada sobre horizontal, tal que las aguas recogidas vayan al salto CAUDAL ESPECÍFICO: volumen medio (l/skm2)recogido en un intervalo de tiempo de un segundo por cada km2 de la cuenca. ESCORRENTÍA: agua que concurre finalmente al curso fluvial COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA: cociente entre el caudal del río y el caudal precipitado sobre la cuenca NO TODA LA ESCORRENTÍA ES UTILIZABLE (irregularidad).
LINEAS DE CONDUCCION POR GRAVEDAD. 1.) DEFINICION: Son las tuberías que conducen el agua desde las fuentes de abastecimiento hasta la planta de tratamiento y desde ésta a los depósitos de regularización del régimen de consumo. Dependiendo de la fuente de abastecimiento, las conducciones pueden ser por bombeo o por gravedad.
2.) COMPONENTES ADICIONALES: Estructuras como desarenadores, tanques rompecarga, anclajes y registros de inspección y operación de válvulas. Accesorios como reducciones, codos, tee. Válvulas: Seccionamiento, desagüe para limpieza, de aire, reductoras de presión. Deben utilizarse los sistemas por gravedad preferentemente tomando en consideración, principalmente los costos de operación. •
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3.) CRITERIOS PARA DISEÑO DE LINEAS DE CONDUCCION POR GRAVEDAD. Se requerirán los datos topográficos de la línea a diseñar. Planimetría y perfil.
A.) Carga disponible: Es la diferencia entre el nivel mínimo de agua en la captación y el nivel máximo de agua en la planta potabilizadora, o la diferencia de nivel entre la salida de la cisterna de agua tratada y el nivel máximo en el tanque de almacenamiento.
B.) Caudal de diseño: El caudal de diseño a utilizar es:
Qdis = Cvd x Qm donde:
Qdis es el caudal de diseño Cvd es el coeficiente de variación diaria Qm es el caudal medio
C.) Clase de tubería. Se seleccionan después de que se conocen las características de funcionamiento hidráulico de la conducción, de tal manera que puedan soportar las presiones de trabajo. La selección dependerá también de las condiciones del terreno donde debe instalarse la conducción.
D.) Determinación del diámetro requerido. Se sabe que para la determinación de los diámetros se pueden generar varias soluciones y para seleccionar la mejor habrá que realizar un análisis económico. Del curso anterior, se sabe que el diseño más económico es aquél en que la carga disponible (energía) es equivalente a las pérdidas en la línea. ΔH = Σ h
L 1-2
La fórmula a utilizar es la de Hazen – Williams en su forma modificada de Arocha. J = ΔH = α1 X Qn + α2 (L´-X) Qn
donde: α1 α2
X Q ΔH
J L´
es el coeficiente correspondiente a Φ1 es el coeficiente correspondiente a Φ2 es la distancia correspondiente a Φ1 es el caudal de diseño es la diferencia de nivel entre dos puntos es la pérdida de carga en metros es la longitud afectada por un 5% para estimar pérdidas por turbulencia.
Con esta fórmula, lo que se obtiene es una longitud L1 de un diámetro Φ1 y una longitud L2 de un diámetro Φ2, cuya suma de pérdidas de carga sea igual a ΔH.
Reordenando la ecuación se puede obtener:
ΔH – α2 L´Qn
X = -------------------Qn ( α1 – α2 )
Estudiar los ejemplos del Arocha.
E.) ACCESORIOS. Válvulas
de
expulsión
de
aire
o
ventosas.
Las líneas de conducción tienden a acumular aire en los puntos altos, creando bolsas que reducen el área útil de la tubería, por lo que se produce un incremento de las pérdidas y una disminución del caudal. Se consideran puntos altos aquéllos donde existiendo una curva vertical se pasa de una pendiente positiva a una negativa y es en estos puntos donde deben instalarse las ventosas. Para facilitar la acumulación de aire en algún punto que permita su expulsión, se puede lograr artificialmente manipulando las rasantes para crear esos puntos. Se recomienda utilizar pendientes mínimas de 6 por 1000 en los descensos y 3 por 1000 en los ascensos.
Válvulas
de
limpieza
o
purga.
Las conducciones tienden a acumular sedimentos en los puntos bajos si son colocados en una topografía accidentada, por lo que conviene colocar algún dispositivo que permita su expulsión y permita la limpieza de la tubería. La limpieza consiste de una derivación de la tubería, provista de una llave de paso.
Válvulas
reguladoras
de
presión
Son las que producen en su interior una pérdida de carga constante, cualquiera que sea la presión de entrada y el caudal
LINEAS DE CONDUCCION POR BOMBEO. 1.) DEFINICION: Cuando la fuente de almacenamiento está por debajo de
los sitios de consumo de agua se requerirá el bombeo. A diferencia de una línea de conducción por gravedad, donde la carga disponible es un criterio lógico de diseño que permite la máxima economía, al elegir diámetros cuyas pérdidas de carga sean máximas. En el caso de sistemas por bombeo, se trata de una carga que hay que vencer para conducir el agua hacia donde queremos. Se puede hablar de dos casos extremos: Diámetros pequeños y equipo de bombeo grandes. Se tiene un costo mínimo para tuberías, pero máximo para los equipos de bombeo, operación y mantenimiento. Diámetros grandes y un equipo bombeo de baja potencia. Se tiene costos altos para la tubería y bajos para los equipos de bombeo, operación y mantenimiento.
2.) CRITERIOS PARA DISEÑO DE LINEAS DE CONDUCCION POR BOMBEO. a.) Caudal de diseño. El caudal de diseño para estos sistemas es igual que en el caso anterior:
Qdis = Cvd Qm Sin embargo, no es recomendable ni práctico bombear durante 24 horas. Es factible reducir las horas de bombeo incrementando el caudal. Se puede utilizar la expresión:
24 Qb = Q dis ------N Sin embargo, se acostumbra, para los casos de sistemas por bombeo utilizar el Qm en vez de Qdis, tomando en consideración que las deficiencias en caudal que pudieran ocurrir durante la operación puede resolverse aumentando el tiempo de bombeo. Por lo tanto la expresión se transforma en:
24 Qb = Q m -------N Generalmente N < 16 horas.
b.) Selección del diámetro. Será aquella que, satisfaciendo criterios técnicos, resulte la más económica. Se sugiere utilizar 3 o 4 diámetros, variando los rangos de caudal demandado dentro del período de proyecto. Una vez que se determinan las pérdidas de carga, se puede obtener la potencia requerida para la bomba, Υ Q he
P = -----------76 η
Para seleccionar los posibles diámetros que pudieran utilizarse, usar cuadro 17 Arocha.
c.) Sobrepresión por Golp e de Ariete. Los sistemas de conducción por bombeo están sujetos a paradas e interrupciones bruscas, acción que puede provocar sobrepresiones por el denominado golpe de ariete. En el estudio de este fenómeno hay que abandonar las hipótesis de que el fluido es incompresible y que el régimen es permanente. El golpe de ariete es un fenómeno transitorio y por lo tanto de régimen variable. El estudio del golpe de ariete fue hecho en primer lugar por Joukowski, mientras que la solución completa del problema fue dada por Allievi.
El cálculo de la sobrepresión depende del tiempo de cierre de la válvula (tc), que es el tiempo requerido para que la onda de presión regrese a la válvula. Se define como:
2L tc = --------Vw donde:
L : Longitud de la tubería Vw: Velocidad de propagación de la onda Si el tiempo de cerrado de la válvula es menor que ( tc), la presión máxima es la misma que para un cierre instantáneo. Si es mayor, la sobrepresión es menor. Este caso es el más frecuente en la práctica. La presión para t < tc se puede evaluar con la expresión: Υ
KeE
p = V0 ( ------ -------------g Ee+Kd donde:
) elevado a la(1/2)
p: presión V0: Velocidad de circulación del agua, mps Υ: Peso específico del agua, kg/m² g: Aceleración de la gravedad, m/seg² K: Módulo de elasticidad volumétrico del agua, Kg/ m² e: Espesor paredes del tubo, m. E: Módulo de elasticidad del material tubo, Kg/ m² d: Diámetro exterior del tubo, m. Debido a que el efecto del golpe de ariete es función del tiempo de cerrado, se debe determinar la velocidad de propagación de la onda y el tiempo de traslado. Se obtiene:
g Vw = ( -----
KeE --------------- ) elevado a la (1/2)
Υ
Ee+Kd
Como se demuestra en Física,
g ----- K Υ
es la celeridad de la onda elástica en el fluido. En el caso del agua:
((g/y) K) elevado a la (1/2) = 1425 m/seg. Y la expresión se transforma en:
1425 Vw = ----------------Kd ( 1 + ---------) elevado a la (1/2) . Ee
La presión para t > tc se puede evaluar con el método de solución de Allievi. Para ello, se calcula lo siguiente: N: Constante de tiempo = número de intervalos de cierre. Vw t N = --------2L K: La constante de la tubería. Vw V0 K = -----------2 g H0 H0 : Presión dinámica. Finalmente, se utiliza la figura para evaluar el aumento de presión.
«Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria»
TRABAJO
: RESUMEN Y INVESTIGACION DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE.
CURSO
: ABASTECIMIENTO DE AGUA
DOCENTE
: ING. HECTOR FELIX.
ESTUDIANTE
: AGUIRRE MONTERO EDINSON SEGUNDO.
21 DE JUNIO DEL 2013
