Guía Básica de Saneamiento Ambiental

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Índice General

i

INDICE

Índice de ilustraciones…………………………………………………………….. ix

Lista de símbolos………………………………………………………………….... xiii

Glosario………………………………………………………………………………. xv

Introducción…………………………………………………………………………. xvii

Objetivos……………………………………………………………………………... xix

CAPITULO 1

1. SANEAMIENTO AMBIENTAL Y SU COBERTURA………………………... 1

1.1 Definiciones básicas……………………………………………………………. 1

1.1.1 Ambiente…………………………………………………………………... 1

1.1.2 Contaminación……………………………………………………………. 1

1.1.3 Contaminación Ambiental………………………………………………. 1

1.1.4 Contaminantes……………………………………………………………. 2

1.1.5 Medio Ambiente…………………………………………………………... 3

1.1.6 Saneamiento Ambiental…………………………………………………. 4

1.2 Áreas que cubre el Saneamiento Ambiental……………………………….... 4

1.3 Tipos de contaminación ambiental……………………………………………. 5

1.3.1 Contaminación del aire ………………………………………………….. 8

1.3.1.1 Sustancias contaminantes del aire en estado gaseoso.………... 10

1.3.1.1.1 Compuestos gaseosos del Carbono……………………. 10

1.3.1.1.2 Compuestos gaseosos del Azufre………………………. 11

1.3.1.1.3 Compuestos gaseosos del Nitrógeno……….…………... 12

1.3.1.1.4 Gases halogenados…………………………..…………… 13

1.3.1.1.5 Metales…………………………………………………….... 13

1.3.1.2 Polvo y partículas…………………………………………………….. 14

1.4 Limpieza del aire por la naturaleza……………………………………………. 14

1.5 Medidas preventivas contra la contaminación……………………………...... 14

1.5.1 Control del Medio Ambiente…………………………………………….. 15


ii

CAPITULO 2

2. CALIDAD DEL AGUA POTABLE…………………………………………….. 17

2.1 El agua y su ciclo hidrológico………………………………………………….. 17

2.2 Fuentes de abastecimiento de agua………………….………………………. 19

2.2.1 Fuentes de agua superficial…………………………………………….. 20

2.2.2 Fuentes de agua subterránea…………………………………………... 21

2.3 Agua cruda……………………………………………………………………….. 22

2.4 Agua potable……………………………………………………………………... 22

2.5 Calidad y características del agua……………………………………………... 22

2.5.1 Características Físicas…………………………………………………… 23

2.5.1.1. Sabor y olor………………………………………………………… 23

2.5.1.2. Color………………………………………………………………… 24

2.5.1.3. Temperatura………………………………………………………... 24

2.5.1.4. Turbiedad…………………………………………………………... 24

2.5.1.5. Conductividad eléctrica…………………………………………... 25

2.5.1.6. Sólidos suspendidos……………………………………………… 26

2.5.2 Características biológicas………………………………………………... 26

2.5.2.1. Organismo Escherichia Coli……………………………………... 27

2.5.2.2. Enterobacter Aerogenes………………………………………….. 27

2.5.2.3. Estreptococos fecales…………………………………………….. 27

2.5.3 Características químicas…………………………………………………. 28

2.5.3.1. Potencial de Hidrógeno…………………………………………... 28

2.5.3.2. Dureza……………………………………………………………… 28

2.5.3.3. Alcalinidad…………………………………………………………. 29

2.5.3.4. Cloruros…………………………………………………………….. 29

2.5.3.5. Cloro………………………………………………………………… 30

2.5.3.6. Metales…………………………………………………………….... 30

2.5.3.7. Cobre………………………………………………………………... 31

2.5.3.8. Fluoruro…………………………………………………………….. 31

2.5.3.9. Nutrientes…………………………………………………………... 31

2.6 Análisis de los límites aceptables y permisibles del agua, en base a la

Norma Coguanor 29001……………………………………………………....... 31


iii

2.6.1 Límites Máximos Aceptables y Permisibles…………………………… 32

2.6.2 Límites en relación a las características físicas del agua……………. 32

2.6.3 Límites en relación a las características químicas del agua………… 34

2.6.4 Límites en relación a las características bacteriológicas del agua…. 35

2.6.4.1. Método de los tubos múltiples de fermentación……………….. 35

2.6.4.2. Método por la membrana de filtración…………………………... 36

2.7 Contaminación del agua………………………………………………………... 37

2.8 Tipos de tratamiento del agua para que sea potable………………………… 38

2.8.1 Pre tratamiento……………………………………………………………. 38

2.8.2 Tratamiento………………………………………………………………... 39

2.8.2.1. Tratamiento físico………………………………………………….. 39

2.8.2.2. Tratamiento químico………………………………………………. 39

2.8.2.3. Tratamiento biológico……………………………………………... 40

2.9 Estudio de Campo……………………………………………………………….. 40

CAPITULO 3

3. UNIDADES DE TRATAMIENTO DEL AGUA PARA QUE SEA POTABLE 41

3.1 Pre tratamiento…………………………………………………………………… 42

3.1.1 Desarenador………………………………………………………………. 42

3.1.2 Rejas y tamices…………………………………………………………… 45

3.1.2.1 Canal de rejas……………………………………………………… 45

3.1.2.2 Pérdida de carga…………………………………………………... 47

3.1.3 Vertedero de demasías…………………………………………………... 47

3.2 Tratamiento del agua……………………………………………………………. 48

3.2.1 Filtración………………………………………………………………….... 48

3.2.1.1 Filtración natural…………………………………………………... 48

3.2.1.2 Filtración artificial………………………………………………….. 48

3.2.2 Aireación.………………………………………………………………….. 49

3.2.3 Sedimentación……………………………………………………………. 50

3.2.3.1 Sedimentador convencional……………………………………... 51

3.2.3.2 Sedimentador laminar…………………………………………….. 53


iv

3.2.4 Prefiltro de grava de flujo horizontal……………………………….…… 54

3.2.5 Prefiltro vertical o múltiple……………………………………………….. 55

3.2.6 Filtración lenta…………………………………………………………….. 56

3.2.6.1 Unidad de tratamiento de filtro lento……………………………. 56

3.2.6.2 Área de filtración…………………………………………………... 61

3.2.6.3 Ventajas del filtro lento……………………………………………. 61

3.2.6.4 Desventajas del filtro lento……………………………………….. 61

3.2.6.5 Ejemplo de calculo del filtro lento convencional………………. 62

3.2.7 Filtración rápida…………………………………………………………... 63

3.2.8 Coagulación………………………………………………………………. 63

3.2.8.1 Dosificación………………………………………………………... 65

3.2.8.2 Mezcladores………………………………………………………... 65

3.2.8.2.1 Canaleta Parshall…………………………………………. 66

3.2.8.2.2 Canales con cambio abrupto pendiente………………... 67

3.2.8.2.3 Vertederos………………………………………………….. 68

3.2.8.2.4 Difusores e inyectores…….............................................. 68

3.2.9 Floculador…………………………………………………………………. 69

3.2.9.1 Floculadores hidráulicos con pantalla…….……………………. 70

3.2.9.2 Floculadores hidráulicos sin pantalla…….…………………….. 71

3.2.9.3 Especificaciones generales para los floculadores……………. 72

3.2.10 Decantador………………………………………………………………... 73

3.2.11 Unidad de tratamiento de filtro rápido………………………………….. 73

3.2.12 Desinfección……………………………………………………………… 74

3.3 Características generales de construcción y operación de filtros lentos y

rápidos de arena…………………………………………………………………. 76

3.4 Otros métodos de purificación del agua para consumo. Caso del Ecofiltro 76

CAPITULO 4

4. LAS AGUAS RESIDUALES Y SU TRATAMIENTO……………………….... 79

4.1 Análisis de las aguas residuales………………………………………………. 80

4.1.1 Ensayos realizados en aguas residuales……………………………... 81


v

4.2 Leyes relacionadas con la descarga y reuso de aguas residuales………... 82

4.3 Procesos de tratamiento de las aguas residuales…………………………… 84

4.4 Tratamiento preliminar…………………………………………………………... 86

4.4.1 Canal de rejas…………………………………………………………….. 86

4.4.2 Desarenador………………………………………………………………. 87

4.4.3 Desengrasador o trampa de grasas……………………………………. 88

4.5 Tratamiento primario…………………………………………………………….. 89

4.5.1 Fosa séptica……………………………………………………………….. 89

4.5.2 Tanque imhoff…………………………………………………………….. 90

4.5.3 Sedimentadores…………………………………………………………... 92

4.5.4 Reactor anaerobio de flujo ascendente (RAFA)……………………… 94

4.6 Tratamiento secundario…………………………………………………………. 94

4.6.1 Métodos de tratamiento secundario con microorganismos fijos……. 95

4.6.1.1 Filtro anaerobio………………………………………………………. 95

4.6.1.2 Reactor tubular de película fija……………………………………... 95

4.6.1.3 Filtros percoladores………………………………………………….. 96

4.6.1.4 Sedimentadores secundarios………………………………………. 97

4.6.1.5 Biodiscos……………………………………………………………… 98

4.6.2 Métodos de tratamiento con microorganismos en suspensión……... 98

4.6.2.1 Fangos o lodos activados…………………………………………… 98

4.6.2.2 Zanjas de oxidación…………………………………………………. 100

4.6.2.3 Lagunas de estabilización………………………………………...... 100

4.7 Tratamiento terciario……………………………………………………………... 102

4.7.1 Remoción de sólidos en suspensión…………………………………... 103

4.7.2 Remoción de compuestos orgánicos…………………………………... 104

4.7.3 Remoción de compuestos inorgánicos………………………………… 104

4.7.3.1 Osmosis inversa……………………………………………………… 104

4.7.3.2 Ultrafiltración………………………………………………………….. 105

4.7.3.3 Precipitación química………………………………………………... 105

4.7.4 Remoción de nutrientes…………………………………………………. 106

4.7.4.1 Nitrificación biológica………………………………………………... 106

4.7.4.2 Nitrificación-desnitrificación………………………………………… 107


vi

4.7.5 Humedales……………………………………………………………….... 107

4.8 Desinfección……………………………………………………………………... 109

4.8.1 Desinfección con cloro…………………………………………………... 109

4.8.2 Desinfección con dióxido de cloro……………………………………… 110

4.8.3 Desinfección con ozono………………………………………………… 110

CAPITULO 5

5. SISTEMAS DOMICILIARES DE DISPOSICIÓN DE EXCRETAS Y

AGUAS RESIDUALES………………………………………………………….. 111

5.1 Sistemas domiciliares para la disposición de excretas……………………… 111

5.1.1 Letrina convencional de pozo seco……………………………………. 112

5.1.2 Letrina de pozo seco ventilado…………………………………………. 114

5.1.3 Letrina abonera…………………………………………………………… 115

5.1.4 Letrina con sello hidráulico de descarga manual…………………….. 117

5.1.5 Letrina de pozo anegado………………………………………………… 119

5.2 Disposición de aguas residuales in situ…………………………………….... 119

5.2.1 Sistemas sépticos……………..………………………………………….. 120

5.2.1.1 Caja distribuidora…………………………………………………….. 121

5.2.1.2 Zanja de infiltración………………………………………………….. 121

5.2.1.3 Pozo de absorción…………………………………………………… 123

5.3 Ejemplo de cálculo de dimensiones de unidades de un sistema séptico… 125

CAPITULO 6

6. SISTEMAS DE MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS……………………….. 131

6.1 Clasificación de los Residuos sólidos………………………………………… 131

6.1.1 Clasificación por origen o naturaleza………………………………….. 131

6.1.2 Clasificación por riesgos potenciales de contaminación…………..... 132

6.2 Sistemas de manejo de residuos sólidos……………………………………... 133

6.2.1 Recolección intra-domiciliar…………………………………………….. 134

6.2.2 Recolección domiciliar…………………………………………………… 135


vii

6.2.3 Transporte y acopio………………………………………………………. 136

6.2.4 Disposición final………………………………………………………….. 137

6.3 Sistemas de disposición final de residuos sólidos…………………………... 138

6.3.1 Botaderos a cielo abierto………………………………………………… 138

6.3.2 Incineración……………………............................................................. 139

6.3.3 Compost…………………………………………………………………… 139

6.3.4 Reciclaje…………………………………………………………………… 140

6.3.5 Relleno sanitario………………………………………………………….. 140

6.3.5.1 Métodos de construcción de rellenos sanitarios………………..... 141

6.3.5.2 Método de trinchera o zanja………………………………………… 141

6.3.5.3 Método de área……………………………………………………….. 142

6.3.5.4 Componentes de un relleno sanitario……………………………... 142

6.3.5.5 Criterios ambientales en rellenos sanitarios……………………… 144

6.3.5.6 Actividad biológica dentro del relleno sanitario…………………... 146

CONCLUSIONES…………………………………………………………………… 147

RECOMENDACIONES....................................................................................... 149

BIBLIOGRAFÍA………………………………………………….............................. 151

ANEXOS…………………………………………………......................................... xxi

Informe de análisis fisicoquímico y bacteriológico de agua……………... xxiii

Planta de Tratamiento de Aguas Residuales La Cipresada……………... xxiv


viii

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Índice de Ilustraciones

ix

INDICE DE ILUSTRACIONES

FIGURAS

Fig. 1.1. Basura en la séptima calle, zona 3 de Quetzaltenango………… 3

Fig. 1.2. Río Seco, zonas 7 y 8, Quetzaltenango…………………………... 3

Fig. 1.3. Áreas que cubre el Saneamiento Ambiental……………………... 5

Fig. 1.4. Contaminación del agua, suelo y aire…………………………….. 7

Fig. 2.1. Distribución de la cantidad de agua en la Tierra…………………. 17

Fig. 2.2. El Ciclo Hidrológico………………………………………………….. 18

Fig. 2.3. Fuentes de agua……………………………………………………... 19

Fig. 2.4. Escherichia Coli……………………………………………………… 27

Fig. 2.5. Límites del agua……………………………………………………… 32

Fig. 3.1. Partes de un desarenador de dos unidades en paralelo (planta) 43

Fig. 3.2. Desarenador, planta y perfil………………………………………… 44

Fig. 3.3. Planta y corte de vertederos……………………….......................... 44

Fig. 3.4. Canal de rejas, vista frontal, perfil y planta.................................... 46

Fig. 3.5. Partes y dimensiones del vertedero de demasías......................... 47

Fig. 3.6. Canal lateral del vertedero de demasías....................................... 48

Fig. 3.7. Unidades de aireación................................................................... 50

Fig. 3.8. Tipos de sedimentación del agua cruda…..................................... 50

Fig. 3.9. Tipos de sedimentadores............................................................... 51

Fig. 3.10. Partes y dimensiones del sedimentador convencional (perfil)…. 52

Fig. 3.11. Vista frontal y perfil de la pantalla difusora……………………….. 52

Fig. 3.12. Conducción de lodos hacia patio de lodos (planta y perfil)…….. 53

Fig. 3.13. Sedimentador laminar……………………………………………….. 54

Fig. 3.14. Prefiltro de grava de flujo horizontal……………………………….. 55

Fig. 3.15. Prefiltro de grava vertical o múltiple………………………………... 56

Fig. 3.16. Materiales utilizados en el filtro lento……………………………… 57

Fig. 3.17. Estructura de entrada del filtro lento……………………………….. 57

Fig. 3.18. Filtro lento de arena………………………………………………….. 59


x

Fig. 3.19. Fondos de la unidad de filtro lento………………………………… 60

Fig. 3.20. Procesos unitarios en plantas de filtración rápida……………….. 63

Fig. 3.21. Unidades de mezcla rápida……….………………………………… 66

Fig. 3.22. Canaleta Parshall…………………..………………………………... 67

Fig. 3.23. Difusores de canaleta, tubería y canal……………………………. 68

Fig. 3.24. Clasificación de las unidades floculadoras………………………. 69

Fig. 3.25. Floculador de pantalla de flujo horizontal………………………… 70

Fig. 3.26. Floculador tipo Cox…………………………………………………... 71

Fig. 3.27. Floculador tipo Alabama…………………………………………….. 71

Fig. 3.28. Floculador de medio poroso y floculador helicoidal……………... 72

Fig. 3.29. Unidad de filtro rápido…………….................................................. 73

Fig. 3.30. Viguetas y fondo del filtro rápido.................................................... 74

Fig. 3.31. Ecofiltro: proceso de horneado y preparación para la filtración.... 77

Fig. 3.32. Ecofiltro: unidad filtrante y presentaciones finales......................... 77

Fig. 3.33. Análisis de laboratorio: bacteriológico y nivel de arsénico............ 78

Fig. 4.1. Clasificación de los sólidos presentes en el agua residual.......... 79

Fig. 4.2. Esquema tradicional de los tratamientos de aguas residuales.... 85

Fig. 4.3. Canal de rejas................................................................................ 86

Fig. 4.4. Desarenador.................................................................................. 87

Fig. 4.5. Unidad de trampa de grasas.......................................................... 88

Fig. 4.6. Fosa séptica................................................................................... 90

Fig. 4.7. Tanque Imhoff................................................................................ 91

Fig. 4.8. Unidades de sedimentación para PTAR........................................ 92

Fig. 4.9. Reactor anaerobio de flujo ascendente......................................... 94

Fig. 4.10. Filtro percolador (rociador)............................................................. 96

Fig. 4.11. Sedimentador secundario.............................................................. 97

Fig. 4.12. Biodiscos…………………............................................................... 98

Fig. 4.13. Esquema simplificado de un proceso de lodos activados............. 99

Fig. 4.14. Diagrama del proceso de nitrificación-desnitrificación.................. 107

Fig. 4.15. Humedales..................................................................................... 108


xi

Fig. 5.1. Letrina de pozo seco...................................................................... 113

Fig. 5.2. Letrina ventilada............................................................................. 115

Fig. 5.3. Letrina abonera.............................................................................. 116

Fig. 5.4. Letrina con sello hidráulico de descarga manual........................... 118

Fig. 5.5. Letrina de pozo anegado............................................................... 119

Fig. 5.6. Campo de oxidación o infiltración.................................................. 123

Fig. 5.7. Pozo de absorción…………………………..................................... 124

Fig. 5.8. Vista al fondo del pozo de absorción............................................. 125

Fig. 6.1. Depósitos de basura sin utilizar..……............................................ 134

Fig. 6.2. Recolección de desechos sólidos…………………………………. 136

Fig. 6.3. Transporte de los desechos sólidos……………………………….. 137

Fig. 6.4. Basurero municipal de Quetzaltenango…………………………... 138

Fig. 6.5. Método de trinchera o zanja………………………………………… 141

Fig. 6.6. Método de área……………………………………………………….. 142

TABLAS

Tabla I Características físicas del agua y sus límites máximos

aceptables y permisibles…………………………………………….. 33

Tabla II Características químicas del agua y su límite máximo

aceptable y permisible……………………………………………….. 34

Tabla III Características bacteriológicas del agua: límite máximo

aceptable y permisible……………………………………………….. 37

Tabla IV Procesos y unidades de tratamiento del agua para consumo….. 42

Tabla V Parámetros de construcción de los filtros lentos y rápidos……… 76

Tabla VI Límites permisibles para aguas residuales……………………….. 83

Tabla VII Clasificación de los sedimentadores según su proceso….…….. 93

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Lista de Símbolos

xii


xiii

LISTA DE SIMBOLOS

A Área

b Base

cm Centímetros

cm3 Centímetro cúbico

col Organismo coli

COGUANOR Comisión Guatemalteca de Normas

CONAMA Comisión Nacional del Medio Ambiente

DBO Demanda Bioquímica de Oxígeno

DQO Demanda Química de Oxígeno

ft Pies

FONAPAZ Fondo Nacional para la Paz

F.R. Factor de retorno

GPD Galones por día

gr gramo

h Altura

INFOM Instituto de Fomento Municipal

L Longitud

LMA Límite máximo aceptable

LMP Límite máximo permisible

lt/h/d Litros por habitante por día

lt/seg Litros por segundo

μ Micrón

μm Micrómetro (1 μm = 10-6 m)

MAGA Ministerio de Agricultura, ganadería y Alimentación

MARN Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales

m Metros

m/seg Metros por segundo

mg/L Miligramos por litro

ml Mililitro

mm Milímetro


xiv

NMP Número más probable

Nsc No se contempla en la Norma

Pf Población futura

pH Potencial de hidrógeno

ppb Partes por billón (1 ppm = 1000 ppb)

ppm Partes por millón (1 ppm = 0,376 mg/m3)

PTAP Planta de tratamiento de agua potable

PTAR Planta de tratamiento de aguas residuales

Q Caudal

S pendiente

S/cm Siemens por centímetro

u Unidades de color en la escala platino-cobalto

UFC Unidades formadoras de colonias

U.J. Unidades Jackson

UNT Unidades nefelométricas de turbiedad

V Velocidad

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Glosario

xv

GLOSARIO

Aerobio: Se denomina así a los organismos que necesitan del

oxígeno para vivir o poder desarrollarse.

Aguas grises: Aguas residuales provenientes del uso doméstico,

excluyendo las aguas provenientes de inodoros.

Anaerobio: Organismos que no necesitan oxígeno para desarrollarse.

Biocidas: Sustancias químicas sintéticas, naturales o de origen

biológico o físico, destinados a destruir, contrarrestar,

neutralizar, impedir la acción o ejercer un control de otro

tipo sobre cualquier microorganismo considerado nocivo

para el hombre.

Coloides: Partículas muy pequeñas de 10 a 1000 Angstrom, que no

se sedimentan si antes no se coagulan.

Eutrofización del agua: La presencia excesiva de nutrientes en el agua,

provoca el crecimiento rápido de algas y otras plantas que

recubren su superficie, impidiendo el paso de la luz solar a

las capas inferiores, provocando que mueran y se pudran.

Flóculo: Grumo de materia orgánica formado por agregación de

sólidos en suspensión.

Lixiviados: Líquido producido cuando el agua percola a través de

cualquier material permeable (residuos sólidos).

Materia orgánica Materia que tiende a resistir los métodos convencionales

refractaria: de tratamiento, como los fenoles y pesticidas agrícolas.

Moringa: Arbol cuyas semillas pueden utilizarse para el tratamiento

de agua como un coagulante químico, haciendo que las

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Glosario

xvi

partículas se peguen unas a otras y se hundan.

Nitrificación: Proceso biológico en el que se transforma el amoniaco en

nitritos y seguidamente en nitratos.

Patógenos: Organismos que causan infecciones o transmiten

enfermedades.

Pérdida de carga: Pérdida de energía dinámica de un fluido, debido a la

fricción de las partículas del mismo, entre sí y contra las

paredes de la tubería o unidad que las contiene.

Presión osmótica: Aquella presión necesaria para detener el flujo de agua a

través de una membrana semipermeable.

Procesos facultativos: Procesos de tratamiento biológico donde los organismos

responsables del mismo, son indiferentes a la presencia o

ausencia de oxígeno disuelto.

Resalto hidráulico: Ascenso brusco del nivel del agua que se presenta en un

canal abierto a consecuencia del retardo que sufre una

corriente de agua que fluye a elevada velocidad, pasando

de un régimen rápido a uno tranquilo.

Sedimentación: Proceso por el que un material sólido, transportado por

una corriente de agua, se deposita en el fondo de un

cuerpo de agua o dispositivo construido especialmente

para tal fin.

Superficie freática: Superficie hasta la cual llega el agua de un acuífero.

Zooglea ramígera: Agrupación de distintas especies de bacterias, en forma

de dedo, de arbolito o de astas.

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Introducción

xvii

INTRODUCCION

Hoy en día nos enfrentamos a una serie de problemas ambientales, producto

de la contaminación provocada por las actividades realizadas por el ser humano. La

mayoría de las veces olvidamos que nuestro planeta, como lo menciona un antiguo

refrán Indio, "no es una herencia de nuestros padres, sino un préstamo de nuestros

hijos", y hacemos un mal uso de los recursos naturales y de la tecnología, dejando

de lado la ética ambiental y por ende, aquellas prácticas que contribuyen con la

sustentabilidad del planeta.

Como Ingenieros Civiles, podemos contribuir con la minimización de la

polución de los recursos abióticos, a través de la construcción de las unidades de

plantas de tratamiento de agua potable y residual así como de letrinas, tomando en

cuenta las leyes y normativas existentes en el país, relacionadas con los límites

máximos y permisibles que deben poseer las aguas. De la misma forma, podemos

aportar los conocimientos que poseemos en relación al manejo adecuado que debe

darse a los residuos sólidos, para garantizar que los suelos, el aire y los cuerpos de

agua no se contaminen.

Sin embargo, no todos los estudiantes de Ingeniería Civil, cuentan con los

conocimientos básicos que los orienten hacia la aplicación de sistemas de

tratamiento que se adecuen a las condiciones de las comunidades y/o entes privados

y gubernamentales y que además contribuyan con la sostenibilidad del ambiente de

tal manera que se aplique y desarrolle una ética ambiental tanto en aquellas

personas que se benefician de los proyectos, como de los encargados de llevarlos a

cabo a través de su diseño y construcción.

Además, existe poca bibliografía que integre todos los temas abarcados en el

curso de Saneamiento Ambiental, que pueda orientar la aplicación de dichos

conocimientos y que a la vez, sean adecuados en nuestro entorno y el de las

comunidades de nuestro país.

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Introducción

xviii

Por esta razón, se ha desarrollado el presente Trabajo de Graduación, con el

fin de contribuir con los estudiantes, profesionales y personas interesadas en el tema

del saneamiento ambiental, dando a conocer los parámetros básicos así como

algunos criterios de diseño de las unidades que componen las plantas de

tratamiento, sistemas de disposición de excretas y manejo de residuos sólidos. A la

vez, se identifica el contenido de las normas y reglamentos que regulan lo

relacionado al saneamiento de los elementos abióticos en nuestro país.

Sin embargo, es importante hacer notar que el presente trabajo únicamente se

constituye en una guía básica, que integra los lineamientos actuales, mismos que

podrán ser ampliados en el futuro de acuerdo a las necesidades de las poblaciones y

de su medio ambiente.

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Objetivos

xix

OBJETIVOS

GENERAL:

Crear un documento básico, que sirva como material de apoyo en el curso de

Saneamiento Ambiental, correspondiente al octavo semestre de la Carrera de

Ingeniería Civil, así como para los profesionales cuyas actividades se relacionan con

el diseño y construcción de unidades de tratamiento de agua potable, residual y

desechos sólidos, el cual de a conocer los métodos de prevención y saneamiento

para contrarrestar la contaminación ambiental, principalmente en relación al recurso

hídrico y desechos sólidos.

ESPECÍFICOS

Explicar los conceptos fundamentales relacionados con los temas abarcados en

el curso de Saneamiento Ambiental.

Proporcionar los conocimientos necesarios, en relación a los diferentes métodos y

unidades de tratamiento de agua potable y residual.

Dar a conocer los parámetros básicos de diseño de las unidades de tratamiento

de agua potable y residual así como de las unidades utilizadas para la disposición

de excretas y desechos sólidos.

Identificar las normas y reglamentos que se aplican en Guatemala, en relación a

los temas del tratamiento del recurso hídrico y el saneamiento ambiental.

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Objetivos

xx

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Capitulo 1

1

CAPITULO 1

1. SANEAMIENTO AMBIENTAL Y SU COBERTURA

1.1. Definiciones básicas

1.1.1. Ambiente:

Se define como el complejo de factores externos que actúan sobre un sistema

y determinan su curso y forma de existencia. Un ambiente podría considerarse

como un superconjunto en el cual el sistema dado es un subconjunto, puede tener

uno o más parámetros físicos o de otra naturaleza, el ambiente de un sistema dado

debe interactuar necesariamente con él.

1.1.2. Contaminación:1

La contaminación es una alteración negativa del estado natural del medio

ambiente tanto en su estructura como en su funcionamiento, la cual se genera

como consecuencia de la introducción, presencia y difusión de alguna forma de

energía o sustancias extrañas en el mismo, capaces de provocar daños o

desequilibrio en un ecosistema, medio físico o incluso, un ser vivo.

La contaminación afecta tanto a los factores bióticos (sustancias orgánicas y

seres vivos) como a los abióticos (agua, aire, suelo: minerales), debido a la

descarga o emisión de desechos sólidos, líquidos o gaseosos, al medio ambiente,

causando un desequilibrio en el mismo.

Otra alteración puede ser producto de la adición de sustancias externas con

otras que se encuentran en el medio, como en el caso de los óxidos de sulfuro y

nitrógeno que al interactuar con el vapor de agua ocasionan la lluvia ácida, la cual a

su vez, daña a los ecosistemas naturales y acelera la corrosión y destrucción de

materiales de construcción.

1.1.3. Contaminación ambiental:

La presencia del ser humano sobre el planeta provoca cambios o

1 Saneamiento Ambiental. Irene Campos Gómez. Pág. 4


2

transformaciones en el medio que lo rodea. Este hecho da origen a lo que se

conoce como contaminación ambiental, debida al manejo inadecuado de diversos

productos así como de los recursos naturales.

La contaminación ambiental, por lo tanto, se define como la presencia de

sustancias, energía u organismos extraños en un ambiente determinado, tomando

en cuenta la cantidad, tiempo y condiciones que pueden causar un desequilibrio

ecológico, causado por agentes físicos, químicos y biológicos.

1.1.4. Contaminantes:

Se denomina contaminante a toda materia, sustancia o sus combinaciones,

compuestos o derivados químicos y biológicos, así como toda forma de energía que

al entrar en contacto con el aire, el agua, el suelo o los alimentos, altera o modifica

su composición y condiciona el equilibrio de su estado normal.

Muchas de las actividades que el hombre realiza para satisfacer sus

necesidades, involucra el consumo de productos y bienes que generan desechos o

residuos contaminantes del medio ambiente, y el problema de la contaminación se

acrecienta aún más, cuando no se posee una ética ambiental que gobierne el

comportamiento del ser humano en relación al uso, manejo y aprovechamiento

óptimo de los recursos naturales (bióticos y abióticos).

Dentro de uno de los contaminantes comunes del aire, se puede mencionar el

humo negro provocado por los vehículos automotores, principalmente los del

transporte colectivo; de la misma forma, se tienen los desechos sólidos,

contaminantes del aire, del suelo e incluso del agua.

En algunos lugares es común observar basura, como en las terminales de

buses, mercados y donde existe una gran afluencia de personas.


3

Figura 1.1. Basura en la séptima calle, zona 3 de Quetzaltenango.

Fuente: el autor

Además, los ríos también se ven afectados con contaminantes como la

basura, dentro de los que se encuentran desechos orgánicos, inorgánicos y en

ocasiones químicos, debido a las actividades realizadas en las poblaciones y

ciudades por las cuales atraviesan.

Figura 1.2. Río Seco, zonas 7 y 8, Quetzaltenango.

Fuente: el autor

1.1.5. Medio Ambiente:

La Enciclopedia de Medio Ambiente lo define como “el conjunto de todas las

condiciones e influencias a las cuales está sometido un sujeto u objeto”. Dentro de

estas condiciones se debe tomar en cuenta el agua, aire, tierra, recursos naturales,

flora, fauna, los seres humanos y sus interrelaciones. El medio ambiente posee dos

clasificaciones: medio ambiente natural y medio ambiente social.2

El primero está constituido por la atmósfera, litosfera, hidrósfera y biósfera

(capas de la tierra en las que los organismos vivos pueden existir naturalmente); el



4

medio ambiente social lo conforma el conjunto de infraestructuras materiales y

sistemas sociales e institucionales formados por el hombre, con el fin de satisfacer

sus necesidades, tales como las físicas (alimentación, vivienda, salud, vestido) y las

sociales (educación, trabajo, etc.).

1.1.6. Saneamiento Ambiental:

Herramienta del desarrollo sostenible, que brinda la metodología a utilizar para

reducir la exposición a enfermedades, proveyendo un ambiente limpio para vivir,

elevando así la calidad de vida del ser humano.3

El saneamiento ambiental básico se refiere al conjunto de acciones técnicas y

socioeconómicas, disposiciones legales y medidas estratégicas planificadas, que

tienen como fin la prevención, control, reducción y/o eliminación de la

contaminación, para lograr el mejoramiento de la calidad del medio ambiente y por

ende, la calidad de vida para los seres vivos, especialmente del hombre.

Comprende el manejo sanitario del agua, las aguas residuales y excretas,

residuos sólidos, mitigación de la contaminación del aire y el comportamiento

higiénico para reducir los riesgos para la salud, control de los vectores de

enfermedades o agentes infecciosos y la prevención de la contaminación.

Para que sea posible el cumplimiento de los objetivos del Saneamiento

Ambiental, es primordial conocer el medio natural para identificar su

comportamiento frente a los efectos negativos, producto de las actividades del ser

humano, para después implementar las soluciones que sean pertinentes.

1.2. Áreas que cubre el Saneamiento Ambiental

El principal objetivo del saneamiento ambiental, es contrarrestar la

contaminación del aire, suelo y agua, y este objetivo se desglosa en otros más

específicos, enfocados hacia técnicas de recolección, confinación y eliminación de

desechos sólidos; el tratamiento del agua potable y residual y al mismo tiempo vela

3 Sanitation Promotion. WSSCC Working Group on Promotion of Sanitation. WHO. Pág. iii.


5

por el control de agentes infecciosos y fuentes de enfermedades con el fin de lograr

el mejoramiento de la calidad de vida del ser humano.

De lo anterior se puede concluir en que el Saneamiento Ambiental engloba

una serie de medidas que se pueden tomar, a fin de dar y mantener la salud del ser

humano.

Físicas Cuerpo

Salud Condiciones Mentales Mente

Sociales Relación con personas y el ambiente

El Saneamiento Ambiental cubre varias áreas relacionadas con el Medio

Ambiente y su desarrollo sostenible, aplicando técnicas y procedimientos que

contribuyen con el mejoramiento del aire, agua y suelo. Dichas áreas pueden

apreciarse en forma general y abreviada en la figura 1.3:

Figura 1.3. Áreas que cubre el Saneamiento Ambiental.

Fuente: el autor

1.3. Tipos de Contaminación Ambiental

La contaminación ambiental es consecuencia de muchas de las actividades

realizadas por el ser humano y se evidencia con la presencia de cualquier tipo de

agente físico, químico o biológico en el ambiente o de una combinación de varios


6

agentes en lugares, formas y concentraciones que pueden ser nocivos para la salud,

la seguridad o el bienestar de la población; o que pueden ser perjudiciales para la

vida tanto vegetal como animal.

También puede provocarse por la presencia de energía o información no

deseada, que puede afectar en forma directa o indirecta, la calidad de vida del

hombre. Se puede decir, entonces, que a medida que aumenta el poder del hombre

sobre la naturaleza y aparecen nuevas necesidades como consecuencia de la vida

en sociedad, el medio ambiente que lo rodea se deteriora cada vez más, debido a

que no se están utilizando procesos y tecnologías limpias para satisfacer dichas

necesidades.

En la mayoría de los casos, la contaminación se debe a diferentes factores

dentro de los cuales se tiene: la escasez de agua potable, principalmente en las

áreas rurales; el déficit habitacional consecuencia del subempleo, bajos ingresos,

pobreza, migraciones del campo a la ciudad y otros problemas sociales; disposición

inadecuada de aguas negras por falta de sistemas de alcantarillado, letrinas, plantas

de tratamiento de aguas negras y rellenos sanitarios; y por la disposición inadecuada

de desechos sólidos.

También se puede dar la contaminación debida a fenómenos de la naturaleza,

a través de la erosión de los suelos y erupciones volcánicas, sin embargo, ésta no es

tan grave como la causada por el ser humano. Dentro de una de las diversas

clasificaciones de la contaminación ambiental, puede mencionarse la siguiente:

Contaminación del agua: Debida a la incorporación al agua de materias

extrañas, como microorganismos, productos químicos, residuos industriales o

aguas residuales, las cuales deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para

su consumo a la vez que afectan la flora y fauna acuática, llegando a destruirla;

por ejemplo, los contaminantes orgánicos consumen el oxígeno disuelto en el

agua, afectando la vida acuática y provocando la eutrofización de las aguas, en

tanto que algunos contaminantes de origen biológico contribuyen con la


7

degradación de materiales orgánicos presentes en el agua, mientras que los

efectos producidos por los contaminantes inorgánicos y/o químicos, contribuyen

con la destrucción total o parcial de las especies. Las aguas residuales poseen

contaminantes en mayor cantidad que las aguas destinadas al consumo humano.

Contaminación del suelo: Es la incorporación al suelo de materias extrañas,

como basura, desechos tóxicos y desechos industriales. También puede ser

provocada por la aplicación de pesticidas, plaguicidas, fungicidas y otros

agroquímicos, que traen como consecuencia un desequilibrio físico, químico y

biológico que afecta negativamente a otras especies animales y a las plantas, las

cuales sirven de alimento a muchos animales y a los humanos, cuando se trata

de verduras, plantas medicinales y/o árboles frutales. La actividad minera también

contamina los suelos, a través de la introducción de ciertos elementos químicos

como mercurio (Hg), cadmio (Cd), cobre (Cu), arsénico (As), plomo (Pb), etcétera.

Contaminación del aire: es la adición dañina a la atmósfera de gases tóxicos,

monóxido de carbono (CO), u otros que afectan el normal desarrollo de plantas,

animales y que afectan negativamente la salud de los humanos.

Figura 1.4. Contaminación del agua, suelo y aire.

Fuente: autor

La contaminación ambiental también se puede clasificar de acuerdo con el tipo

de contaminante, teniendo así:

Contaminación biológica: Causada por la presencia de microorganismos en

ambientes que no les corresponde, dando como resultado un deterioro del

mismo, dañando a los demás organismos que lo habitan.

Contaminación química: Debida a la introducción de determinado compuesto

químico en el medio (agua, suelo o aire). Este tipo de contaminación es


8

considerado como el más dañino debido a que las sustancias contaminantes

pueden presentarse en estado líquido, sólido o gaseoso, por lo que pueden entrar

con facilidad en los organismos vivos.

Contaminación Física: Es causada por agentes físicos que en ocasiones

provocan efectos a largo plazo. Dentro de este tipo de contaminación se tiene:

o Contaminación radiactiva: Derivada de la dispersión de materiales

radiactivos usados en instalaciones médicas o de investigación, reactores

nucleares de centrales energéticas, munición blindada con metal aleado

con uranio, satélites artificiales, etc.

o Contaminación térmica: Se debe a la emisión de fluidos a elevada

temperatura; puede producirse en cursos de agua. El incremento de la

temperatura del medio disminuye la solubilidad del oxígeno en el agua.

o Contaminación acústica: El ruido es otro contaminante del ambiente

ocasionado principalmente, por bocinas con volúmenes muy altos,

vehículos, aviones, actividades laborales e industriales. Puede provocar

problemas neurológicos, sordera, malestar, irritabilidad, insomnio, etc. El

ruido puede ser intermitente, continuo, fluctuante o de impacto.

o Contaminación electromagnética: Producida por radiaciones del espectro

electromagnético que afectan a los equipos electrónicos y a los seres vivos.

o Contaminación lumínica: Debida al resplandor de luz en el cielo nocturno

producido por la reflexión y difusión de la luz artificial en los gases y en las

partículas del aire por el uso de luminarias o excesos de iluminación, así

como la intrusión de luz o de determinadas longitudes de onda del espectro

en lugares no deseados.

o Contaminación visual: Producida por el exceso de vallas publicitarias,

basura, redes de distribución eléctrica, postes de comunicación, edificios,

señales y anuncios que afectan el panorama o paisaje de la zona,

convirtiéndose en un impacto ambiental negativo.

1.3.1. Contaminación del aire:

La atmósfera no es un sujeto pasivo de la contaminación ya que todos los


9

fenómenos meteorológicos pueden jugar un papel importante en la evolución de los

contaminantes que se encuentran en ésta, por lo que la contaminación es

consecuencia de la emisión de gases, vapores y partículas extrañas, en cantidades

excesivas, convirtiéndose así en contaminantes que por lo general son derivados de

los motores de combustión, fábricas, actividades industriales, químicos, etc.

Las emisiones de contaminantes a la Atmósfera, afectan tanto a las áreas

urbanas como a las rurales, siendo en éstas últimas en las que se presenta un

mayor uso de productos agrícolas para la fumigación de las cosechas, así como la

realización de actividades tales como la roza en la que los agricultores abren claros

en la vegetación, talan los árboles, limpian el terreno de malezas y queman el

terreno desbrozado, a fin de que las cenizas aporten nutrientes al suelo, sin

embargo, el suelo se va agotando, lo cual hace necesario el uso de abono.

Además es importante resaltar que la concentración de los contaminantes se

reduce al dispersarse en la atmósfera, lo cual depende de factores climatológicos

como la temperatura, velocidad del viento, movimiento de sistemas de altas y bajas

presiones y su interacción con la topografía local.

El viento favorece la difusión de los contaminantes al desplazar las masas de

aire en función de la presión y la temperatura. La humedad, por el contrario,

favorece la acumulación de humos y polvo.

Es importante mencionar que composición química de la atmósfera, es muy

uniforme desde la superficie de la Tierra hasta unos 80 km de altura (Homósfera),

de ahí en adelante (heterósfera), la composición de la misma varía. Tomando como

referencia la composición química del aire seco a nivel del mar, se puede

determinar que la atmósfera posee aproximadamente los siguientes elementos:

78.084 % de Nitrógeno

20.946 % de Oxígeno

0.934 % de Argón

0.033 % de Dióxido de Carbono


10

0.0018 % de Neón

0.0005 % de Helio

0.0001 % de Criptón

0.00006 % de Hidrógeno

0.00004 % de Ozono

0.000008 % de Xenón

El vapor de agua alcanza como máximo el 0.0001 % del volumen total.

1.3.1.1. Sustancias contaminantes del aire en estado gaseoso:

Desde el descubrimiento del fuego, el hombre ha contaminado la atmósfera

con gases dañinos al medio ambiente y otros materiales y sustancias nocivas. El

problema se incrementó en el siglo XIX con el uso del carbón como combustible y

empeoró con las grandes concentraciones humanas en áreas urbanas, el uso de

combustible en las industrias y por la aparición del motor de explosión.

En la actualidad, la contaminación del aire es considerada como uno de los

mayores riegos para la salud humana y por ende, del medio ambiente. A

continuación se presentan los principales contaminantes del aire, su procedencia y

los daños que causan a la salud, tomando en cuenta que el principal contaminante

atmosférico es el producido por los motores de gasolina.

1.3.1.1.1. Compuestos gaseosos del carbono:

a) Dióxido de carbono (CO2): Las emisiones de CO2 en la atmósfera, se

ven en aumento, principalmente por causa de las actividades industriales que

se realizan a diario a nivel mundial.

Procedencia o fuente de contaminación: Combustión de productos

fósiles (petróleo y carbón).

Daños que causa: Produce el efecto invernadero.

b) Monóxido de carbono (CO): Gas invisible e inodoro, no posee una

concentración fija en la atmósfera variando según el lugar, por lo que oscila


11

entre los 0.02 y 1.5 ppm (partes por millón) en lugares no contaminados y

sobrepasando las 100 y hasta 320 ppm en lugares considerados como focos

de emisión del contaminante.

Procedencia o fuente de contaminación: Combustión incompleta del

carbón y sus compuestos, así como de vehículos (gasolina, diesel, etc.),

algunos procesos industriales.

Daños que causa: Mortal en concentraciones altas y tiempos largos de

exposición. Puede provocar la transformación irreversible de Hemoglobina

en la sangre (molécula encargada de transportar el oxígeno desde los

pulmones a las células del organismo). También provoca dolor de cabeza,

fatiga, pérdida del control sobre los músculos, intoxicaciones y hasta la

muerte por asfixia.

c) Hidrocarburos (HS): Compuestos de carbono e hidrógeno. El principal

contaminante de este tipo es el metano, ya que poluciona la atmósfera.

Presentan baja toxicidad, el problema principal es la reactividad fotoquímica

en presencia de luz solar, para dar compuestos oxidados como los alcoholes,

aldehídos, éteres, fenoles, etc.

Procedencia o fuente de contaminación: Combustión de vehículos

automotores, combustión en instalaciones fijas (industrias y calefacción).

Manejo de combustibles: refinerías, evaporación de depósitos de

vehículos, pérdidas de gasolina (evaporación).

Daños que causa: dependen de su estructura molecular. El Benceno, por

ejemplo, es un gas venenoso y la exposición a éste provoca irritaciones de

piel, ojos y conductos respiratorios; si el nivel es muy alto, provoca

depresiones, mareos, dolores de cabeza y náuseas. Puede causar cáncer.

1.3.1.1.2. Compuestos gaseosos del azufre:

a) Dióxido de azufre (SO2): Gas denso y más pesado que el aire,

incoloro, no inflamable y de olor irritante. Su concentración normal en la

atmósfera, es de 0.2 ppb (partes por billón). Es el principal causante de la


12

lluvia ácida debido a que en la atmósfera se transforma en ácido sulfúrico

Procedencia o fuente de contaminación: Combustión de minerales,

especialmente carbonos (carbón), calderas de calefacción y vehículos

automotores (smog). Producción de energía (fábricas e industrias).

Daños que causa: Irritación de los ojos y garganta. Reduce las funciones

pulmonares como el asma, bronquitis crónica y enfisema, provocando

secreción del tejido muscular (flema) así como inflamación de las mucosas.

b) Sulfuro de hidrógeno (H2S): Tóxico, de olor característico a huevos

podridos.

Procedencia o fuente de contaminación: Papeleras (extracción de

celulosa de la madera).

Daños que causa:

Ingestión: puede causar nauseas y vómitos.

Inhalación: puede ser fatal. A partir de los 50ppm tiene un efecto

narcotizante sobre las células receptoras del olfato (ya no se percibe el

hedor). A partir de los 100ppm se puede producir la muerte. Causa

picazón y dolor en la piel y en los ojos puede causar quemaduras.

1.3.1.1.3. Compuestos gaseosos del nitrógeno:

a) Óxidos de nitrógeno (NO, NO2, NOX…): En cantidades apreciables,

pueden encontrarse el óxido nitroso (N2O), óxido nítrico (NO) y el trióxido de

nitrógeno (NO3).

Procedencia o fuente de contaminación: Escape de vehículos

motorizados, procesos de soldadura por arco, galvanoplastia, grabado de

metales y detonación de dinamita.

Daños que causa: Irritación en ojos, nariz y garganta, incidencia en

enfermedades respiratorias. En los animales es mortal.

El NO2 es el contaminante más peligroso por su carácter irritante y

corrosivo y porque al descomponerse con la luz solar, convierte el oxígeno

en ozono.


13

b) Amoníaco (NH3): Se le considera como un contaminante de poca

importancia. Su presencia en la atmósfera se debe a la acción de bacterias.

Procedencia o fuente de contaminación: Actividades industriales.

Daños que causa: No se conocen efectos dañinos a la salud.

1.3.1.1.4. Gases halogenados:

Dentro de este grupo se encuentran los gases derivados del flúor, cloro y bromo.

Procedencia o fuente de contaminación: Uso de plaguicidas, herbicidas

y pesticidas.

Daños que causa: Son dañinos para los animales y plantas. Los fluoruros

son corrosivos en presencia de vapor de agua, mientras que los freones

pueden dañar la capa de ozono.

1.3.1.1.5. Metales:

a) Plomo (Pb): Es el metal más peligroso contenido en los aditivos del

combustible.

Procedencia o fuente de contaminación: Vehículos automotores

(gasolina), fundición de metales, industrias químicas, plaguicidas.

Daños que causa: Alteran el metabolismo, produce intoxicación o

envenenamiento (saturnismo), el plomo aumenta en la sangre y a niveles

de 40 mg/100g, son mortales para la salud.

b) Mercurio (Hg): Metal pesado, líquido a temperatura ambiente e inoloro.

Procedencia o fuente de contaminación: Procesos de obtención del

mismo y combustión de gasolina con un elevando contenido de mercurio.

Daños que causa: Los efectos que puede producir por inhalación son:

dolor de garganta y de cabeza, náuseas, pérdida del apetito y debilidad

muscular. Por contacto con ojos y piel: enrojecimiento, irritación. Por

ingestión: vómitos, diarrea, pérdida del apetito y debilidad muscular.

La exposición prolongada o repetida puede provocar lesiones en riñones,

cerebro y sistema nervioso.


14

1.3.1.2. Polvo y partículas:

Las partículas forman un conjunto de materias de diferente naturaleza, según

su origen, dispersas en la atmósfera y puede decirse que sus tamaños varían

entre 0.1 y 0.5 micrones (μ). Puede encontrarse, también, humos con un tamaño

aproximado de 1μ. Los polvos pueden clasificarse en sedimentables y en

suspensión. En el polvo pueden encontrarse partículas inertes formadas por

residuos orgánicos e inorgánicos, así como partículas vivas (granos de polen,

bacterias y esporas, etc.).

Procedencia o fuente de contaminación: Descomposición de rocas y suelo,

compuestos minerales (volcanes, erosión eólica, industrias, combustiones),

vehículos automotores (levantan el polvo al circular, gases del escape),

construcciones y materiales de construcción, diferentes procesos industriales

(fabricas de cemento, madera, metalúrgicas).

Daños que causa: incidencia en enfermedades respiratorias agudas.

1.4. Limpieza del aire por la naturaleza.

Las partículas de aire (polvo atmosférico) mayores de una micra, se depositan

por sí solas (son sedimentables). Otras partículas se adhieren a otras y caen. Otra

forma en la que la naturaleza realiza la limpieza del aire, es por efecto de la lluvia, la

cual arrastra las partículas y disuelve la contaminación gaseosa.

También se puede realizar una desinfección por efecto del sol con los rayos

ultravioleta (germicidas); por efecto del viento, el cual arrastra las partículas, y por

efecto de las plantas en crecimiento a través de la filtración de los contaminantes

gaseosos y sólidos suspendidos en el aire, manteniendo baja la concentración de

dióxido de carbono (CO2).

1.5. Medidas preventivas contra la contaminación

Existe una serie de medidas que se pueden realizar para evitar la

contaminación y deterioro del medio ambiente, contribuyendo así con el desarrollo

sostenible. Dentro de éstas medidas se puede mencionar:


15

Evitar la tala de árboles

Controlar el uso de fertilizantes y pesticidas

No botar basura en lugares inapropiados

Regular el servicio de aseo urbano

Sustituir materiales contaminantes por otros que descargan productos inocuos

a la atmósfera.

Crear conciencia ciudadana

Crear vías de desagües para las industrias que no llegan a los mares ni ríos

utilizados para el servicio o consumo del hombre ni animales

1.5.1. Control del Medio Ambiente:

Se refiere a programas preventivos y de monitoreo de la calidad del aire. Esto

involucra la participación activa de instituciones tales como: Salud Pública, MAGA,

CONAMA, MARN, etc.

Guatemala fue uno de los primeros países de la región centroamericana, en el

que se comenzó a realizar un monitoreo sistemático de la calidad del aire

ambiental, y en el que se implementaron medidas para controlar la contaminación

atmosférica, sin embargo, aún no se tiene regulado el tema de la calidad del aire

ambiental.

Como parte de los programas de monitoreo y prevención de la contaminación

ambiental, se debe contar con políticas que se apoyen en Leyes, Acuerdos,

Decretos, etc. Dentro de las Leyes y Decretos con los cuales se cuenta en

Guatemala, en relación al tema ambiental, se pueden mencionar:

Decreto 68-86 Ley de Protección y Mejoramiento del Medio Ambiente: En

su Artículo 14 se refiere a la contaminación del aire, estableciendo que el

Gobierno debe elaborar reglamentos dirigidos a establecer estaciones o redes

de muestreo a fin de detectar y localizar las fuentes de contaminación

atmosférica, regular las sustancias contaminantes a la atmósfera y promover


16

acciones para proteger su calidad.

Decreto Legislativo 90-97 Código de Salud: Indica, en su Artículo 69, que el

Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social, debe establecer los límites

permisibles de exposición y calidad ambiental para cada contaminante. Además,

debe establecer un sistema de vigilancia de la calidad ambiental de acuerdo con

los límites establecidos (Artículo 70), y debe informar al público, sobre los

contaminantes que sobrepasan dichos límites (Artículo 71).

Decreto número 74-2008 Ley de creación de los Ambientes libres de Humo

de Tabaco, prohíbe fumar en áreas cerradas, vehículos y establecimientos

destinados a la atención del público.

Propuesta “Convenio Marco de Cooperación Interinstitucional para el

Establecimiento y Funcionamiento del Sistema Nacional de Vigilancia de la

Calidad del Aire” SIVICA: Iniciativa para la ciudad de Guatemala, que aún se

encuentra en la etapa de análisis final y en la que participan las siguientes

instituciones:

o Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales (MARN),

o Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social (MSPAS),

o Ministerio de Comunicaciones, Infraestructura y Vivienda,

o Ministerio de Energía y Minas,

o Municipalidad de la Ciudad de Guatemala,

o Universidad de San Carlos de Guatemala, y

o Asociación Nacional de Municipalidades de Guatemala.

La Universidad de San Carlos de Guatemala ha sido la institución que ha

operado la red de monitoreo de la calidad del aire desde 1993, y fue la

principal promotora de SIVICA desde el año 2001 cuando se le comenzó a dar

forma a esta iniciativa.


17

CAPITULO 2

2. CALIDAD DEL AGUA POTABLE

2.1. El agua y su Ciclo Hidrológico

El agua es la sustancia con mayor presencia en la Tierra, puesto que ocupa

las tres cuartas partes de la superficie total de la misma, de tal forma que el 97% se

encuentra en cuerpos de aguas salinas y del restante 3% aproximadamente el 0.62%

puede ser utilizada para consumo humano. En la figura 2.1. se muestra la forma en

la que se distribuye el agua total de la Tierra.

Figura 2.1. Distribución de la cantidad de agua en la Tierra.

Fuente: autor

En sus tres estados, el agua se encuentra en constante movimiento en el

ambiente, en un ciclo que no tiene principio ni fin4 y en las que se distinguen las

siguientes fases principales (ver figura 2.2):

Precipitación: Se refiere al movimiento del agua desde la atmósfera hacia la

superficie terrestre, tomando la forma de lluvia, nieve o granizo. Este proceso

puede darse por la condensación de las nubes y/o debido a la humedad

atmosférica. El agua de la precipitación se dispersa en diversas formas, donde

gran parte de ésta es retenida en el suelo temporalmente y regresa a la atmósfera

por medio del proceso de evaporación o evapotranspiración.

4 Hidrología Aplicada. Ven Te Chow. Pág. 2.


18

Figura 2.2. El Ciclo Hidrológico

Fuente: el autor

Evaporación: Constituye el movimiento del agua desde los océanos, lagos,

mares y superficie del suelo, hacia la atmósfera. En este caso se presenta un

cambio de estado del agua: de líquida a vapor de agua.

Infiltración: El agua que se filtra en el suelo puede seguir los siguientes caminos:

o Evaporación: El agua se evapora desde el suelo húmedo.

o Transpiración: Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con

un 10% del agua que se incorpora a la atmósfera a través de la transpiración

y sudoración (en el caso del ser humano y los animales). Una parte del agua

filtrada en el suelo, es aprovechada por las plantas al ser absorbida por medio

de sus raíces para realizar el proceso de fotosíntesis. La mayor parte del

agua llega a las hojas de las plantas, donde es transpirada a la atmósfera. Al

fenómeno ocurrido por la evaporación y transpiración en conjunto, se le

conoce como evapotranspiración.

o Escorrentía sub superficial: El agua sale a la superficie antes de llegar a la

superficie freática y luego de un corto recorrido.

o Escorrentía subterránea: Parte del agua filtrada en el suelo, sigue fluyendo


19

y filtrándose en el subsuelo para convertirse en agua subterránea, la cual

alimenta a los lagos y ríos y eventualmente llega a los océanos.

Escorrentía superficial: Porción de agua que viaja sobre la superficie del suelo

hasta llegar a los ríos y luego al mar. Durante su recorrido, puede suceder:

o Evaporación: Ocurre desde la superficie de los cuerpos de agua.

o Escorrentía superficial diferida: Queda retenida como nieve o hielo, o en

cuerpos de agua.

o Escorrentía superficial rápida: Parte importante que sigue su recorrido

hasta llegar al mar.5

2.2. Fuentes de abastecimiento de agua:

Dentro de las fuentes de agua que posteriormente son utilizadas para su

consumo, se tienen las aguas provenientes de fuentes superficiales como los ríos,

arroyos y lagos; también se cuenta con las aguas de fuentes subterráneas, dentro de

las cuales se tienen los diferentes tipos de acuíferos confinados y libres.

Además de las anteriores, también se cuenta con las aguas de origen

meteórico, provenientes del agua de lluvia, granizo y de nieve en algunas zonas (Fig.

2.3).

Figura 2.3. Fuentes de agua

Fuente: el autor

5 http://web.usal.es/javisan/hidro. El ciclo hidrológico. Javier Sánchez San Román. Pág. 3.


20

2.2.1. Fuentes de agua superficial:

El agua superficial proviene de lagos, lagunas, embalses o ríos. Cuando el

agua de estas fuentes es captada para luego ser utilizada para su consumo, debe

someterse a un proceso de tratamiento y desinfección, ya que no siempre será

química o bacteriológicamente aceptable debido a que se encuentra en contacto

directo con la atmosfera, lo cual contribuye a que pueda contaminarse fácilmente

por medio de hojas de árboles, sólidos en suspensión y polvo, basura, agentes

químicos (en caso de existir industrias o fábricas cercanas que depositen sus aguas

contaminadas en éstas fuentes) y bacteriológicos (principalmente por causa de

heces fecales humanas y/o animales).

La calidad del agua de los ríos es más variable y menos satisfactoria que la

que se encuentra en lagos y lagunas, debido principalmente al uso que se hace de

ella, el carácter y área de la vertiente, su geología y topografía, extensión y

naturaleza del progreso y desarrollo humano. Así, las aguas superficiales de áreas

que se encuentran más pobladas, pueden ser más propensas a contaminación a

causa de los drenajes y usos industriales.

Generalmente, el agua de los ríos y su corriente, depende de la escorrentía

que produce la lluvia. La cantidad y clase de materiales en suspensión o diluidos

en el agua de los ríos, depende de factores tales como el material de la superficie,

la pendiente que posee, forestación, área de la cuenca, pantanos que se

encuentren en el área y la clase de cultivos.

A pesar de que el agua de los lagos y lagunas es la misma que proviene de

los ríos tributarios, es de una calidad más uniforme, y en el caso de los embalses,

es necesario limpiar la vegetación y el suelo orgánico en el que se ubica el mismo,

evitando de esta forma, la descomposición orgánica. Además, el agua de mejor

calidad se encuentra a media profundidad.


21

2.2.2. Fuentes de agua subterránea:

El agua subterránea puede provenir de fuentes que se originan de la napa

freática, aguas surgentes o artesianas. A las formaciones de suelo y roca que se

encuentran saturados de agua permitiendo su circulación, se les conoce como

depósitos de agua subterránea o acuíferos (del latín fero=llevar).

Existen otros tipos de formaciones geológicas, además de los acuíferos,

dentro de los que se tienen los siguientes:

Acuicludos: (Del latín cludo=encerrar). Son formaciones en las que existe

agua pero debido a su baja permeabilidad, no pueden ser explotados. Dentro

de estos, por ejemplo, pueden encontrarse formaciones de limos y arcillas.

Acuífugo: (Del latín fugo=rechazar, ahuyentar). Es relativamente impermeable

por lo que no contiene ni transmite agua, tal es el caso de las rocas de granito.

Acuitardos: (Del latín tardo=retardar, impedir). Estas formaciones se

encuentran saturadas pero con permeabilidad pobre, por lo que no pueden

explotarse sus aguas, sin embargo, transmiten agua a formaciones subyacentes

a éstas, como sucede en el caso de las formaciones arcillo-arenosas.

Los acuíferos pueden ser confinados, semiconfinados y libres.

Acuíferos confinados: El agua de éstos acuíferos se encuentra a presión entre

dos capas confinantes impermeables

Acuíferos semiconfinados: Al igual que los anteriores, el agua se encuentra a

presión pero una de sus capas confinantes es semipermeable como los

acuitardos, por lo que recibe filtraciones de parte de éstas.

Acuíferos libres: Son aquellos que se encuentran entre una capa confinante y

una superficie libre conocida como superficie freática.

El agua proveniente de estas fuentes es, por lo general, clara, fresca, incolora

y puede contener sustancias orgánicas o inorgánicas que pueden hacerla dura o

alcalina. Además, bacteriológicamente, es mejor que el agua superficial, excepto si

existe polución sub superficial.


22

Para extraer el agua de dichos depósitos, se puede contar con manantiales o

con obras de captación, tales como las galerías de filtración y los pozos, los cuales

también están propensos a ser contaminados, razón por la cual se deben construir

de tal forma que se protejan de los desagües de aguas superficiales y de las

inundaciones, principalmente cuando se trata de pozos con menos de 50 pies de

profundidad, conocidos como pozos poco profundos. El agua de los pozos

profundos es limpia e incolora y se encuentra mineralizada por lo que contiene

hierro y manganeso, debido a que ha recorrido largos caminos y se encuentra en

contacto con los suelos y rocas, por un mayor tiempo.

2.3. Agua cruda:

Se llama agua cruda a aquella que se encuentra en estado natural, tal y como

se encuentra en las fuentes de agua y además no ha recibido ningún tratamiento.

Dentro de las fuentes de agua cruda se tienen los cursos superficiales o

subterráneos, tales como ríos, arroyos, lagos, lagunas y acuíferos, tema que ya fue

desarrollado anteriormente.

2.4. Agua potable:

El agua potable es aquella que se considera sanitariamente segura sin efectos

nocivos para la salud y cuyas características la hacen apta para el consumo humano,

es agradable en su sabor y color, libre de cualquier microorganismo patógeno y

sustancias químicas perjudiciales para la salud.

Esto significa que para que el agua sea potable es necesario tratarla antes de

su distribución, de tal forma que sean removidas aquellas sustancias u organismos

capaces de ocasionar daños a la salud de los seres vivos que la lleguen a consumir.

2.5. Calidad y características del agua:

La calidad del agua se determina en base a las características físicas,

biológicas y químicas que presenta, las cuales pueden ser modificadas por el ingreso

de materiales extraños, ya sea por acción de la naturaleza o por la actividad humana.


23

Es importante considerar que la calidad del agua varía de un lugar a otro,

dependiendo de la estación del año, clima, tipo de rocas y suelo que remueve

durante su recorrido, temperatura, bacterias y organismos presentes en el suelo.

Además, debido a las actividades que el ser humano desarrolla, se pueden presentar

polucionadores en el agua, los cuales la hacen desagradable a los sentidos.

Para poder hacer un uso adecuado de las aguas, es necesario evaluar su

calidad a través de un estudio de muestras tomadas durante un periodo de tiempo

definido y en diferentes condiciones. Las características que deben ser consideradas

en el agua, a fin de asegurarse que ésta no es perjudicial para la salud, son las

físicas, bacteriológicas y químicas.

2.5.1. Características físicas:

También llamadas organolépticas, debido a que pueden ser percibidas por

medio de los sentidos. Dentro de estas características se encuentran: el sabor,

olor, temperatura, color y turbiedad y también puede considerarse la conductividad

eléctrica del agua y los sólidos suspendidos.

2.5.1.1. Sabor y olor:

El agua, generalmente no posee olor ni sabor, en caso contrario, puede

considerarse como un indicador de la existencia de sustancias dañinas que

pueden tener su origen en contaminantes químicos naturales, orgánicos e

inorgánicos, así como en fuentes o procesos biológicos, o pueden darse como

resultado de la corrosión o del tratamiento del agua, tal como en el caso de la

desinfección por medio de la cloración.

De existir contaminantes biológicos en el agua que, aunque no poseen

relevancia para la salud pública, debe realizarse una inspección en el sistema de

tratamiento utilizado o en el proceso de mantenimiento y reparación del sistema de

distribución, ya que esto puede indicar que es insuficiente.


24

2.5.1.2. Color:

Característica propia del agua, formada por sólidos disueltos o en suspensión.

El color del agua, producido por dicha materia, se conoce como “color aparente”;

el color obtenido luego de eliminar el material suspendido, se denomina “color

verdadero”. La mayoría de investigadores estiman que el color orgánico en el

agua es de naturaleza coloidal, aunque otros sugieren que se encuentra en

solución verdadera.

Las principales especies responsables del color orgánico natural en el agua,

de acuerdo con la naturaleza del suelo, son los ácidos fúlvicos y húmicos. El color

del agua no se deriva únicamente de la descomposición de productos naturales

sino también de hidróxidos metálicos, como el del hierro, además de compuestos

orgánicos desconocidos presentes en los desechos domésticos e industriales.

2.5.1.3. Temperatura:

El agua fría tiene, por lo general, un sabor más agradable que el agua tibia, y

la temperatura repercutirá en la aceptabilidad de algunos otros componentes

inorgánicos y contaminantes químicos que pueden afectar al sabor.

Mientras más alta sea la temperatura del agua, más se desarrollan y proliferan

los microorganismos, aumentando los problemas de sabor, olor, color y corrosión.

Cuando cambia la temperatura, se dan cambios en la cantidad de nutrientes y

gases solubles, como el oxigeno, en el agua. Si la temperatura del agua aumenta,

se aceleran las reacciones de disolución de sólidos pero decrece la solubilidad de

los gases, evitando la oxidación de elementos orgánicos.6

2.5.1.4. Turbiedad:

Característica del agua de dejar o no dejar pasar los rayos de luz. Las

sustancias responsables de la turbiedad del agua son las partículas en

6 Saneamiento Ambiental. Irene Campos Gómez. Pág. 51.


25

suspensión, tales como arcilla, minerales, sedimentos, materia orgánica e

inorgánica finamente dividida, plancton, bacterias y otros microorganismos.

Las partículas que causan la turbiedad pueden ser coloidales o materia

insoluble de mayor tamaño. Los componentes más frecuentes y comunes de las

aguas turbias son las arcillas, que constituyen un material natural terroso de

gránulos muy finos que se vuelve plástico cuando se mezcla con cierta cantidad

de agua. Varios análisis de arcilla han demostrado que esta se compone

principalmente de sílice, aluminio y agua, frecuentemente con cantidades

apreciables de hierro, álcalis y tierra alcalina.

Para eliminar la turbiedad del agua, se deben realizar procesos de

coagulación, sedimentación y filtración. Es importante considerar que mientras

más turbiedad exista en el agua, los consumidores tenderán a rechazarla,

además, la filtración del agua se vuelve más difícil. Por otra parte, un valor alto de

turbiedad indica que es necesario aumentar la cantidad de cloro u ozono para la

desinfección de las aguas para su abastecimiento.

2.5.1.5. Conductividad eléctrica:

Se define como la capacidad que tienen las sales inorgánicas en solución,

para conducir la corriente eléctrica. El agua pura no conduce la corriente por lo

que es un buen aislante, pero al contener sales disueltas, puede conducirla a

través de los iones cargados positiva y negativamente. La cantidad conducida

depende del número de iones presentes y de la movilidad que éstos posean.

La temperatura influye en la capacidad de conducción eléctrica debido a que

al aumentar, disminuye la viscosidad del agua y por lo tanto permite que los iones

se muevan en una forma más rápida. Las aguas que contienen una conductividad

eléctrica alta, causan corrosión del hierro y del acero.


26

2.5.1.6. Sólidos suspendidos:7

Lo constituyen las partículas orgánicas, inorgánicas y líquidos inmiscibles (no

pueden mezclarse con otras sustancias) presentes en el agua. Dentro de las

partículas orgánicas más comunes, están las fibras de plantas, células de algas,

bacterias y sólidos biológicos. Las partículas inorgánicas pueden ser sales y/o

arcillas.

Los sólidos suspendidos, causan un aspecto desagradable a la vista del

consumidor, además de generar problemas tales como la adsorción de agentes

químicos y biológicos y degradación. Además, pueden ser agentes tóxicos o

causantes de enfermedades.

2.5.2. Características biológicas:

Para algunos organismos microscópicos y de mayor tamaño como los peces,

el agua es el medio en el cual habitan y llevan a cabo su ciclo vital y su presencia o

ausencia pueden considerarse como un parámetro para determinar la calidad de

determinados cuerpos de agua. Algunos de estos organismos, pueden determinar

el tipo de contaminante que poseen las aguas, tales como las bacterias, virus o

protozoarios, pero generalmente se toma como referencia los organismos

patógenos.

Dentro de los principales organismos contaminantes del agua, se encuentran

los grupos coliformes, dentro de los que destaca el subgrupo de coliformes

termorresistentes, llamados así por fermentar la lactosa a temperaturas altas (entre

44˚C y 44.5˚C). Dentro de este grupo se presentan dos fuentes principales de

contaminación las cuales en conjunto, forman el Grupo Coliforme Total: Escherichia

coli y Enterobacter Aerogenes. También pueden considerarse los estreptococos

fecales (bacterias entéricas que viven en el intestino de los animales de sangre

caliente y del hombre) y las esporas de clostridia reductores del sulfito.



27

2.5.2.1. Organismo Escherichia Coli:

Miembro de la familia de las enterobacteriáceas. Cuando el agua posee

únicamente esta bacteria, se tiene el Grupo Coliforme Fecal, las cuales poseen

forma de bastón (bacilos) y provienen de las heces fecales del ser humano y de

los animales, por lo que puede encontrarse en las fuentes de agua naturales,

efluentes tratados y aguas residuales. El agua que posee dicho organismo, por

poseer contaminación fecal, puede provocar enfermedades intestinales, por lo que

se deben aplicar medidas urgentes.

Figura 2.4. Escherichia Coli.

Fuente: http://es.wikipedia.org

2.5.2.2. Enterobacter Aerogenes:

Es un género de bacterias Gram negativas facultativamente anaeróbicas,

producto de la descomposición de la materia orgánica. Es una especie aislada de

las heces, aguas residuales, suelo y derivados lácteos. Es una bacteria causante

de la neumonía hospitalaria y de afecciones del tracto urinario, por ser un

patógeno ocasional.

Después del proceso de desinfección del agua, debe haber ausencia de

coliformes totales ya que la presencia de estos microorganismos indica que el

tratamiento es inadecuado.

2.5.2.3. Estreptococos fecales:

Bacterias presentes en las heces fecales de seres humanos y de animales.

Pertenecen a los géneros Enterococcus y Streptococcus. La presencia de éstos

en el agua, son un indicador específico de contaminación fecal humana.


28

Raramente se multiplican en el agua contaminada aunque son más persistentes

que E. coli y las bacterias coliformes, además son muy resistentes al secado.

2.5.3. Características químicas:

Las características químicas del agua están relacionadas con todas aquellas

sustancias minerales contenidas en ella. La mayoría de las sustancias químicas

presentes en el agua para consumo, son potencialmente peligrosas para la salud

después de una exposición prolongada, por lo que para el análisis de estas

características es importante tomar en cuenta el pH, la alcalinidad, dureza,

fluoruros, metales, materia orgánica y nutrientes.

2.5.3.1. Potencial de hidrogeno (pH):

Es la medida de acidez o alcalinidad que poseen los cuerpos de agua. Se

considera como uno de los parámetros operativos más importantes de la calidad

del agua, por lo que se debe controlar durante todo el proceso del tratamiento del

agua, garantizando así su clarificación y desinfección.

Cuando el pH es mayor a 7 unidades, el agua se considera como alcalina

mientras que por debajo de este valor, es ácida. Los valores bajos de pH

incrementan la acción corrosiva del agua hacia el concreto, y el agua subterránea

con un pH menor que 6.0, es potencialmente peligrosa al concreto. Para

aumentar el pH, se debe agregar al agua, un álcali como el carbonato de sodio o

bicarbonato de sodio; para disminuirlo se agrega un ácido como el ácido

clorhídrico o el sulfato de sodio.

2.5.3.2. Dureza:

La dureza del agua derivada de la presencia de calcio y magnesio; se pone de

manifiesto por la precipitación de restos de jabón que pueden alterar el color de la

ropa y por la necesidad de utilizar una cantidad excesiva de jabón para conseguir

la limpieza deseada, debido a que no se produce espuma a causa de la

neutralización del jabón. También se manifiesta por la formación de una dura

costra en los grifos y ollas y puede ser percibida por el sabor del agua.


29

El agua con una dureza mayor que aproximadamente 200 mg/l, en función de

la interacción de otros factores, como el pH y la alcalinidad, puede provocar la

formación de incrustaciones en las instalaciones de tratamiento, el sistema de

distribución, y las tuberías y depósitos de los edificios.

Se han considerado dos tipos de dureza en general:

Dureza temporal: producida por carbonatos. Puede eliminarse al hervir el

agua o por medio de la adición de hidróxido de calcio (cal).

Dureza permanente: usualmente causada por la presencia de sulfato de

calcio, magnesio y/o cloruro y nitrato.

La dureza del agua se mide en ppm o en mg/L de carbonato de calcio y por la

cantidad contenida de éste, puede clasificarse de la siguiente manera:8

0 - 75 mg/L Blanda

76 - 150 mg/L Moderadamente dura

151 - 300 mg/L Dura

> 300 mg/L Muy dura

2.5.3.3. Alcalinidad:

Medida de la cantidad de iones presentes en el agua, que reaccionan para

neutralizar los iones de hidrógeno. Se refiere al contenido de carbonatos y

bicarbonatos en el agua, capaces de neutralizar los ácidos.

Cuando el agua es alcalina, se produce un sabor amargo y se pueden producir

obstrucciones en las tuberías y sus accesorios. La alcalinidad se mide en ppm de

carbonato cálcico por medio de un test colorimétrico o con técnicas de laboratorio.

2.5.3.4. Cloruros:

Sales presentes en mayor cantidad en todas las fuentes de abastecimiento de

8 Rita Yesenia Solórzano Ponce. Trabajo de Graduación ingeniería Química. Determinación de La Calidad del Agua para Consumo Humano y Uso Industrial Proveniente de la Planta de Tratamiento La Carbonera, Municipio De Sanarate, Departamento de El Progreso, Guatemala. Pág. 9


30

agua y de drenaje.

La fuente principal de exposición de las personas al cloruro es por medio de la

adición de sal a los alimentos y la ingesta procedente de esta fuente, excede en

gran medida a la del agua de consumo. Las concentraciones de cloruro excesivas

aumentan la velocidad de corrosión de los metales en los sistemas de distribución.

2.5.3.5. Cloro:

El cloro es ampliamente utilizado para la desinfección de piscinas y fuentes de

abastecimiento de agua para consumo, a fin de asegurar su pureza bacteriológica

y mejorar sus características físicas, químicas y organolépticas. Al reaccionar con

el agua forma el ácido hipocloroso e hipocloritos.

Este elemento se ha constituido en el principal agente desinfectante, debido a

que se considera económico, eficaz y fácil de medir.

En Guatemala se ha fijado por norma que las plantas potabilizadoras de agua

mantengan un residual de cloro disponible de 1.0 mg/l y de 0.5 a 0.7 mg/l en cada

punto de la red de distribución al usuario.

2.5.3.6. Metales:

Se clasifican en no tóxicos y tóxicos. Entre los primeros se tiene el sodio,

hierro y manganeso, mientras que los tóxicos pueden ser el plomo, mercurio,

cadmio, arsénico y el zinc. Es importante considerar que aún los metales no

tóxicos pueden ser dañinos en cantidades excesivas.

El sodio, por ejemplo, puede causar daños en los riñones y el corazón, causa

un sabor amargo en el agua, corroe las superficies metálicas y es tóxico para las

plantas; el hierro y el manganeso en exceso, ocasionan sabor y olor desagradable

en el agua.9



31

2.5.3.7. Cobre:

Es un nutriente esencial y a la vez, un contaminante del agua de consumo.

Regularmente se utiliza para fabricar tuberías, válvulas y accesorios de fontanería,

así como en aleaciones y revestimientos. Las concentraciones de cobre en el

agua de consumo varían mucho, y la fuente principal más frecuente es la

corrosión de tuberías de cobre interiores.

2.5.3.8. Fluoruro:

La mayor parte del fluoruro que se encuentra en el agua de consumo, es de

origen natural. La exposición diaria al fluoruro depende principalmente de la zona

geográfica, por lo que en la mayoría de las circunstancias, los alimentos son la

principal fuente de ingesta del mismo.

Además, se ha demostrado que un alto contenido de fluoruro en el agua, es el

causante del defecto dental conocido como “esmalte manchado” o fluorosis dental,

el cual se da principalmente, en niños que se encuentran en el periodo de

formación de la dentadura permanente.

2.5.3.9. Nutrientes:

Los más importantes a considerar son el nitrógeno y el fósforo. El agua que

contiene mucho nitrógeno y/o fósforo, propicia la formación de algas y otras

plantas verdes, mientras que el exceso de nitrato afecta la salud de los niños

pequeños, principalmente.

2.6. Análisis de los límites aceptables y permisibles del agua, en base a la

norma COGUANOR 29001

La mayoría de las veces, los consumidores determinan la aceptabilidad del

agua para consumo, por los aspectos que pueden percibir de ella, de manera que si

el agua parece sucia, posee un color anormal, olor o sabor desagradable, se

considera como agua no apta para su consumo, aunque estas características no

causen consecuencias directas para la salud. Es importante hacer notar que los


32

requerimientos de la calidad del agua varían según el uso que se le desea dar, por lo

que algunas características adecuadas para un fin, pueden no serlas para otros.

Los estándares de la calidad del agua en Guatemala, son regulados por la

Norma COGUANOR NGO 29 001, escrita y publicada por la Comisión Guatemalteca

de Normas, en donde se establecen los límites máximos aceptables y permisibles, en

relación a las características físicas, bacteriológicas y químicas que debe poseer el

agua para consumo.

2.6.1. Límites Máximos Aceptables y Permisibles

Los límites máximos aceptables, son aquellos más allá de los cuales el agua

ya no es agradable a los sentidos, pero no implica daños a la salud de los

consumidores. Dentro de los límites máximos aceptables y permisibles, el agua es

segura para ser consumida, pero pasando éste último, el agua ya no es adecuada

para su consumo por lo que puede ocasionar daños a la salud.

Figura 2.5. Límites del agua.

Fuente: el autor

2.6.2. Límites en relación a las características físicas del agua

Como ya se determinó anteriormente, las características físicas se relacionan

con aquellas que pueden ser percibidas por medio de los sentidos. El límite

máximo aceptable y permisible, para cada característica física, se describen en la

siguiente tabla:

Agua Potable

0 LMA LMP

Agua segura y

agradable al ser

humano

El agua no es dañina,

pero no es agradable

al paladar


33

Tabla I. Características físicas del agua y sus límites máximos aceptables y

permisibles.

CARACTERÍSTICAS LMA LMP

Color 5.0 u 35.0 u (1)

Olor No rechazable No rechazable

Sabor No rechazable No rechazable

Turbiedad 5.0 UNT 15.0 UNT (2)

Conductividad eléctrica 100 μS/cm 750 μS/cm (3)

(1) Unidades de color en la escala de platino-cobalto

(2) Unidades nefelométricas de turbiedad.

(3) Siemens/cm (S/cm), unidades medidas a 25˚C.

Fuente: COGUANOR NGO 29001

Unidades de color: Para determinar el valor de la unidad de medida para el

color, se hace uso de la escala de platino-cobalto (Pt/Co), conocida también como

“Escala de Hazen”. Esta es una unidad de color adoptada internacionalmente,

como referencia y es equivalente a una solución de cloroplatinato de sodio que

contiene 1 mg/lt de platino. El cloruro de cobalto que se le agrega a la solución de

platino, sirve para intensificar el color y brillo de las soluciones de cloroplatinato.

Unidades nefelométricas de turbiedad: Estas unidades se basan en una

comparación entre la intensidad de la luz dispersada por una muestra de agua y

la de una suspensión patrón de polímero formazina, iluminada lateralmente a 90˚.

Esta unidad es equivalente a:

1 UNT = 1 ppm de formazina estándar

Es importante tener presente que una turbiedad mayor de 5 UNT, es perceptible

para el consumidor, por lo que el agua deja de ser agradable.

Unidades de conductividad eléctrica: La unidad utilizada es el Siemens por

centímetro, pero en la práctica no se mide entre electrodos de 1 cm3, sino con

electrodos de diferente tamaño, rectangulares o cilíndricos, por lo que se mide la

conductancia que luego se multiplica por una constante k de cada celda en

particular, obteniendo unidades de conductividad en S/cm.


34

Conductividad = conductancia de la muestra*k

y se tiene que: k = d/A

donde k = constante de la celda

d = distancia de separación de los electrodos

A = área de los electrodos

2.6.3. Límites en relación a las características químicas del agua

Las características químicas también afectan la potabilidad del agua, por lo

que es importante determinar sus límites aceptables y permisibles. En la tabla II se

muestra detalladamente el límite máximo aceptable y el máximo permisible, para

cada una de las características químicas del agua potable:

Tabla II. Características químicas del agua y su límite máximo aceptable y permisible

CARACTERÍSTICAS LMA LMP

Cloro residual libre (1) (2) 0.5 mg/L 1.0 mg/L

Cloruro (Cl-) 100.000 mg/L 250.000 mg/L

Conductividad ---- < 1500 μS/cm

Dureza total (CaCO3) 100.000 mg/L 500.000 mg/L

Potencial de hidrógeno (3)

Sólidos totales disueltos

Sulfato (SO4--)

Temperatura

Aluminio (Al)

Calcio (Ca)

Cinc (Zn)

Cobre (Cu)

Magnesio (Mg)

7.0 – 7.5

500.0 mg/L

100.000 mg/L

15.0˚C – 25.0˚C

0.050 mg/L

75.000 mg/L

3.000 mg/L

0.050 mg/L

50.000 mg/L

6.5 – 8.5

1000.0 mg/L

250.000 mg/L

34.0˚C

0.100 mg/L

150.000 mg/L

70.000 mg/L

1.500 mg/L

100.000 mg/L

(1) LMA, seguro y deseable en los puntos más alejados del sistema de distribución,

después de por lo menos, 30 min de contacto a un pH menor de 8.0, para reducir en un

99% la concentración de Escherichia coli y ciertos virus.

(2) Cuando amenacen o prevalezcan brotes de enfermedades de origen hídrico, el residual

de cloro puede mantenerse en un LMP de 2.0 mg/L, haciendo caso omiso a los olores y

sabores del agua. Tomar las mismas medidas para casos de interrupción o bajas en la

eficiencia de los tratamientos de potabilización del agua.

(3) Unidades de pH.



35

Unidades del Potencial de Hidrógeno pH: La escala del pH para medir la

acidez o alcalinidad de los fluidos, es logarítmica, en la que una unidad más o una

unidad menos significa que el aumento o disminución de la actividad de los iones

de hidrógeno en la solución se multiplicaría por 10.

La medición de la concentración de iones hidrógeno en una solución, es

expresada como el logaritmo de base diez, del valor recíproco de la

concentración de iones hidrógeno en gramos mol por litro (g/mol/l). El pH puede

variar entre 0 y 14, siendo 0 el valor de acidez más alto, 14 el valor de alcalinidad

más alto y 7 es el valor neutro. Los metales pesados pueden causar

enfermedades.

2.6.4. Límites en relación a las características bacteriológicas del agua

En este caso, el límite máximo aceptable de microorganismos coliformes

fecales en términos de porciones normales de volumen y del número de porciones

que se examinan, quedan determinadas por medio de la utilización de cualquiera de

los siguientes métodos:

2.6.4.1. Método de los tubos múltiples de fermentación:

En este método se determina el número más probable (NMP) de coliformes,

empleando un medio de cultivo líquido en tubos de ensayo. El crecimiento

microbiano se interpreta como el nivel de contaminación del agua analizada.

Es utilizado para nuevas introducciones de agua, así como para evaluaciones

anuales, además, se debe tomar en cuenta que este método es el más preciso,

pero requiere de una mayor cantidad de equipo, en relación con otros métodos,

pero es necesario analizar el agua con éste método, cuando es

considerablemente turbia. En relación a la cantidad de tubos utilizados, se tienen

dos opciones para el análisis de la muestra:

a) Prueba de 15 tubos: se examinan 5 tubos con porciones de 10 ml, 5 con

porciones de 1 ml y 5 con porciones de 0.1 ml. La ausencia de gas expresa el


36

número más probable de coliformes, el cual debe ser menor de 2.0 coliformes

en 100 ml de agua, satisfaciendo la norma de calidad.

b) Prueba de 9 tubos: se examinan 3 tubos con porciones de 10 ml, 3 con

porciones de 1 ml y las otras 3 con porciones de 0.1 ml. En este caso, el

número más probable de coliformes debe estar expresado en una cantidad

menor de 3.0 coliformes en 100 ml de agua, debido a la ausencia de gas,

satisfaciendo así la norma de calidad. En el caso en el que ya se posea un

historial, se pueden tomar 5 ó 10 tubos con porciones de 10 ml, en los que la

ausencia de gas se expresa en una cantidad menor de de 2.2 ó 1.1 coliformes

en 100 mL de agua, respectivamente.

2.6.4.2. Método por la membrana de filtración:

Se utiliza una muestra de agua de 100 ml que debe pasarse a través de un

aparato de filtración que contiene una membrana estéril que debe retener las

bacterias, aceptando como límite la ausencia de E. Coli y una cantidad de

coliformes totales de una colonia en dicha muestra.

La membrana se coloca sobre la superficie de una placa de un medio de

cultivo selectivo para el crecimiento de coliformes, a través de la incubación de las

bacterias, en un tiempo adecuado.

Este método resulta ser más económico en relación al equipo y mano de obra

a utilizar, así como del tiempo en que se obtienen resultados, ya que es más

rápido y se requiere una menor cantidad de medio de cultivo, sin embargo no es

adecuado para la determinación de las características bacteriológicas de aguas

turbias que puedan taponar el filtro antes de haber pasado a través del mismo, un

volumen de agua suficiente.

Los límites máximo aceptable y permisible en relación a las características

bacteriológicas del agua para consumo, según la norma COGUANOR NGO 29001,


37

se presentan en la tabla III, en la cual se toma como unidad de medida 1 UFC/100

ml (unidades formadoras de colonias/100 mililitros). Dichos parámetros se utilizan

en los diversos laboratorios de análisis de agua, tal como lo realiza el Laboratorio

de Agua de la Empresa Municipal de Aguas de Xelajú (EMAX). (ver anexos).

Tabla III. Características bacteriológicas del agua: límite máximo aceptable y

permisible.

PARÁMETROS BACTERIOLÓGICOS

LMA LMP

Coliformes fecales

Coliformes totales

Conteo aeróbico Total

Estreptococos

0

Nsc

Nsc

0

0

< 2

Nsc

0


2.7. Contaminación del agua

El agua se considera como contaminada, debido a la presencia de sustancias

u organismos extraños en ella, en cantidades que no permiten su uso para ser

consumida. Aún el agua proveniente de fuentes superficiales como los ríos, se debe

considerar como contaminada, debido a que su contaminación puede ocurrir en

cualquier instante. Por esta razón, se recurre a la construcción de plantas de

tratamiento, cuya finalidad es hacer el agua potable de tal forma que no sea dañina a

los consumidores, evitando de esta forma, la proliferación de enfermedades.

Purificar el agua no significa esterilizarla sino llevarla dentro del límite de cero

a LMA, siempre y cuando posea un número de colonias de bacterias del grupo

coliforme, menor de 4/100ml de agua. Es importante tomar en cuenta que la

detección de una cantidad mayor de 2 NMP de bacterias coliformes totales, indica

contaminación con restos de heces fecales.

La contaminación del agua produce una serie de impactos negativos como:10

Daño de recursos vivos

Daño a la salud humana



38

Impedimento de actividades acuáticas (pesca, deportes acuáticos, etc.)

Impedimento del uso del agua para su consumo en actividades agrícolas,

industriales y domésticas.

Es importante considerar que las infecciones de tipo hídrico, son la causa

mayor de muerte en niños, principalmente en los países menos desarrollados.11

Dentro de éste tipo de enfermedades, las más comunes son: la tifoidea, paratifoidea,

disentería y cólera.

2.8. Tipos de tratamiento del agua para que sea potable

El tratamiento del agua para que sea potable, se ha venido realizando desde

hace mucho tiempo, con la finalidad de reducir los riesgos para la salud pública a la

vez que se mejora la calidad del agua, principalmente en relación a sus

características organolépticas.

Debido al contenido de sustancias orgánicas e inorgánicas que poseen las

fuentes naturales de agua, el Hombre se ha visto en la necesidad de construir

plantas de tratamiento para mejorar la calidad de las aguas antes de ser consumidas,

evitando así la proliferación de enfermedades, principalmente de tipo intestinal.

Se debe tomar en cuenta que el tipo de tratamiento que se decida utilizar,

depende de la fuente y la calidad del agua procedente de ésta; y la intensidad del

tratamiento depende del grado de contaminación existente en la fuente de

abastecimiento. Así, el proceso de tratamiento del agua cruda para que sea potable,

se divide en pre tratamiento y tratamiento.

2.8.1. Pre tratamiento

Contempla la utilización de unidades tales como:

Canal de Rejas

Desarenador



39

2.8.2. Tratamiento

Es la parte central del proceso de tratamiento del agua potable. Este proceso

se divide en tres categorías:

2.8.2.1. Tratamiento físico:

En esta fase del tratamiento predomina la acción de fuerzas físicas,

aprovechando el peso de los sólidos de tamaño considerable para que puedan

depositarse por efectos de la gravedad, tomando en cuenta además, la acción que

la velocidad del caudal le proporciona a dichas partículas. Los tratamientos físicos

más comunes son:

Filtración: esta puede ser

o Filtración lenta: hace uso de métodos biológicos.

o Filtración rápida: hace uso de métodos químicos

Adsorción

Aereación

Floculación

Sedimentación

2.8.2.2. Tratamiento químico:

Da como resultado la formación de nuevas sustancias. Dentro del tratamiento

químico se tiene:

Coagulación

Desinfección. Puede utilizarse:

o Cloro

o Ozono

o Yodo

o Luz ultravioleta

o Rayos solares

o Moringa

Ablandamiento

Oxidación


40

Tanto el pre-tratamiento como la desinfección, son necesarios e

indispensables.

2.8.2.3. Tratamiento biológico:

Se realiza a través de la utilización de organismos vivos que provocan

cambios químicos. Dentro de los tratamientos biológicos se tiene:

Digestión aerobia

Digestión anaerobia

2.9. Estudio de campo12

Para efectuar los diseños de un sistema de tratamiento deben realizarse los

siguientes estudios a nivel de campo:

a) Estudio de las fuentes de abastecimiento: debe incluir los aforos y los regímenes

de caudal de por lo menos los últimos tres años.

b) Zona de ubicación: levantamiento topográfico a detalle, análisis de riesgo y

vulnerabilidad de ella a desastres naturales.

c) Análisis de suelos y geodinámica.

d) Análisis de la calidad del agua.

Las unidades de tratamiento deben diseñarse bajo un análisis de riesgo

(lluvias, sequías, sismos, etc.) y vulnerabilidad de las estructuras ante situaciones de

desastres naturales y condiciones del entorno local a fin de proteger la infraestructura

y el servicio de agua a la población. Por lo tanto, se debe tomar en cuenta:

Crecidas e inundaciones.

Períodos de sequía.

Contaminación de la fuente.

Intensidad y magnitud de sismos.

Erosión.

12 Guía para el Diseño de Desarenadores y Sedimentadores. Organización Panamericana de la Salud, CEPIS. Pág. 5 y 6


41

CAPITULO 3

3. UNIDADES DE TRATAMIENTO DEL AGUA PARA QUE SEA POTABLE

Para llevar a cabo la construcción de una planta de tratamiento de agua

potable, se deben tomar en cuenta los aspectos de la comunidad a la cual servirá

dicha planta y a la vez se deberán realizar algunos estudios preliminares

relacionados con el medio ambiente, costumbres y problemas de salud en los

habitantes de la comunidad relacionados con el agua, etc.

También se debe tomar en cuenta la dotación en base a la población futura de

la comunidad, con el fin de que la capacidad de la planta sea la adecuada para

abastecer a la comunidad, haciendo uso de la siguiente fórmula:

𝑄𝑑 = 𝑃𝑓 × 𝐷 × 𝐶

86,400

donde: Pf = Población futura

D = Dotación en lt/h/d

C = Coeficiente de día máximo

Qd = Caudal de diseño

De igual forma se debe determinar la mejor ubicación para la planta de

tratamiento, tomando en consideración su fácil acceso y la pendiente del terreno, la

cual debe estar entre un 5 y 10%. Además, se debe contemplar un periodo de

diseño entre 8 y 16 años, adicionales al tiempo en el que se realiza el proyecto, los

trámites administrativos y de financiamiento del mismo y su etapa de construcción.

También se debe considerar la fuente de captación para determinar la calidad

del agua y en base a esta, tomar la mejor decisión en relación a los procesos

necesarios y por ende, las unidades de tratamiento a construir.

Tomando en cuenta que el proceso de tratamiento del agua consta de la

utilización de diferentes unidades, se presenta la siguiente clasificación:


42

Tabla IV. Procesos y unidades de tratamiento del agua para consumo PROCESO CRITERIO DE SELECCIÓN UNIDADES DEL PROCESO

PRE TRATAMIENTO

Remoción de sólidos gruesos suspendidos en el agua.

Vertedero de demasías

Canal de rejas

Desarenador

TRATAMIENTO POR FILTRACION LENTA

Aguas que presentan poca turbiedad. Hace uso de medios biológicos.

Aereador

Sedimentador

Prefiltro de grava

Unidad de filtro lento

TRATAMIENTO POR FILTRACIÓN RAPIDA

Agua con turbiedad muy evidente. Hace uso de medios químicos.

Mezclador

Floculador

Decantador

Unidad de filtro rápido

Fuente: El autor

Es importante mencionar que todas las unidades de las plantas de tratamiento

requieren de un mantenimiento preventivo, evitando siempre esperar hasta que sea

necesario el mantenimiento correctivo, que únicamente conducirá a realizar gastos

excesivos e innecesarios; además con un mantenimiento preventivo se evita que las

unidades colapsen antes del tiempo estimado de vida útil para el cual se diseñan.

3.1. Pre tratamiento

El sistema de pre tratamiento consiste en una serie de estructuras auxiliares

para el sistema principal de tratamiento, cuya función es la de reducir los sólidos en

suspensión de tamaños mayores que traen consigo las aguas, principalmente

cuando provienen de fuentes superficiales. Es importante remover esta materia,

principalmente en época lluviosa, ya que evita que el sistema de tratamiento se

sobrecargue para que pueda funcionar en forma óptima.

Las unidades a construir dependen de la calidad del agua proveniente de la

fuente de abastecimiento y son: vertedero de demasías, canal de rejas, desarenador.

3.1.1. Desarenador

Unidad de pre tratamiento utilizado para separar del agua, aquellas partículas

orgánicas, arena y todo tipo de materia que se encuentra en suspensión. Como

toda unidad, se compone de entrada, cuerpo y salida (Fig. 3.1). En la entrada se

consigue una distribución uniforme de las líneas de flujo dentro de la unidad,

uniformizando así su velocidad, mientras que en el cuerpo se realiza el proceso de


43

depósito de partículas por medio de la acción de la gravedad. La salida consta de

un vertedero de rebose, diseñado para mantener una velocidad que no altere el

reposo de la arena sedimentada.13

Figura 3.1. Partes de un desarenador de dos unidades en paralelo (planta).

Fuente: Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores. OPS-OMP

La sedimentación de partículas se realiza en forma parabólica, con

velocidades menores de 0.60 m/seg (arriba de éste límite no logran sedimentarse),

recomendando una velocidad alrededor de 0.30 m/seg y procurando que las

arenas acumuladas no pasen de la mitad de la altura de la unidad.

Para efectos de mantenimiento, es recomendable construir desarenadores de

dos cámaras, de tal forma que al realizar la limpieza de una de ellas, la otra

continúe trabajando. Para caudales pequeños y turbiedades bajas se podrá contar

con una sola unidad provista con un by-pass.

Dentro de lo que corresponde al diseño de la unidad, se deben evitar esquinas

a 90˚ en el canal, para evitar que en éstas se acumulen las partículas

sedimentadas, facilitando así su limpieza. En relación a la altura, se debe dejar un

borde libre de 30 cm. La longitud de la entrada debe estar entre el doble y triple de

la base, para que las partículas no se sedimenten en esta zona, mientras que la

relación largo/ancho debe estar entre 10 y 20 (Fig. 3.2).

La zona de transición se diseña con un ángulo de aproximadamente 30˚, a fin

de que los líquidos ingresen en forma suave al cuerpo de la unidad, asegurando la

uniformidad de la velocidad en la zona de entrada. La pared divisoria de las

13 Guía para el Diseño de Desarenadores y Sedimentadores. CEPIS, OPS-OMP. Pág. 8

Entrada Cuerpo Salida

Cámara 1

Cámara 2

Compuertas Compuertas

Longitud


44

0,94

0,5

1

0,1

0,1

0,1

0,05 0,05 0,050,05

ESPESOR DEL MURO

h +

0.3

0

ANCHO

COMPUERTAS45°

cámaras posee puntas en forma de diamante para evitar que el flujo provoque

turbulencia y de lugar a que los sólidos sedimentados se levanten.

Figura 3.2. Desarenador, planta y perfil.

Fuente: el autor

Donde: b = base de cada cámara

e = espesor de muro.

L = Longitud del cuerpo

En la salida del desarenador se coloca una plancha metálica que forma un

vertedero triangular para facilitar la medición de caudales pequeños (Fig. 3.3). Si se

cuenta con un caudal mayor de 8 lt/seg, se puede utilizar un vertedero rectangular.

Figura 3.3. Planta y corte de vertederos.

Fuente: Guía para el Diseño de Desarenadores y Sedimentadores. CEPIS, OPS-OMP.

Las dimensiones del desarenador pueden calcularse a través de la fórmula

general del caudal y la fórmula de área óptima de un canal, tomando en cuenta que

Zona de

transición

b b/2

b b + e/2 30˚

2b

L


45

para el canal de entrada, la velocidad será de 0.90 m/seg, mientras que la del canal

del cuerpo se tomará entre 0.25 a 0.40 m/seg:

𝑄 = 𝐴𝑉 → 𝐴 = 𝑄

𝑉 𝑦

𝐴 = 𝑏𝑕 → á𝑟𝑒𝑎 ó𝑝𝑡𝑖𝑚𝑎: 𝑏 = 2𝑕

𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠: 𝐴 = 2𝑕2 → 𝑕 = 𝐴

2

Para el cálculo de la longitud, pendiente y pérdida de carga, se tiene:

𝐿 = 𝑉 × 𝑡𝑟 𝑆 = 𝑄2 × 𝑛2

𝐴2 × 𝑅4/3 𝑕𝑓 = 𝑆 × 𝐿

Donde V = Velocidad (m/seg)

tr = Tiempo de retención (regularmente 60 seg)

Q = Caudal (m3/seg)

n = Coeficiente de rugosidad de manning (concreto = 0.013)

A = Área (m2)

R = Radio hidráulico = 𝐴

𝑃

P = Perímetro mojado = 𝑏 + 2𝑕 → 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟

El periodo de operación del desarenador es de 24 horas por día y antes de

esta unidad se coloca un canal de rejas el cual se diseña en base a la geometría

del desarenador.

3.1.2. Rejas y tamices

Generalmente se usan para aguas provenientes de fuentes superficiales, su

función principal consiste en la remoción de material flotante o en suspensión, el

cual puede variar en tamaño, desde ramas, varas, hojas, hasta partículas muy finas

que causan la turbidez del agua, por lo que se ubican desde las fuentes de

captación y/o en las entradas de las plantas de tratamiento.

3.1.2.1. Canal de rejas

Elemento diseñado con tubos o varillas de ½ a 1 plg de diámetro y con una

separación entre ellas de ½ a 2 plg (1.5 a 5.0 cm), según la calidad del agua.

Las barras que lo forman pueden ser circulares o rectangulares y su diámetro


46

puede variar. La profundidad de este canal estará entre 2.5 – 7.5 cm y para

encontrar el número de rejas y aberturas, se puede utilizar la formula:

𝐴𝑏𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠 = 𝑏𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟

𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑟𝑒𝑗𝑎𝑠

Se ubica a una distancia del desarenador, que depende de la topografía que

presenta el terreno, tomando en cuenta que en ésta distancia la velocidad del

agua debe ser mayor o igual a 0.60 m/seg, para evitar la sedimentación de los

sólidos, mientras que a través de la reja ésta no debe ser mayor de 0.60 m/seg.

Su función es atrapar las partículas y sólidos en suspensión de tamaños

mayores que luego pueden extraerse por medio de un rastrillo. La parrilla de

rejas se coloca a un ángulo de 60˚ ó 45˚ respecto a la horizontal (Fig. 3.4) para

que las partículas suban hasta donde no hay flujo y luego bajen por efectos de la

gravedad. Es importante que no esté muy inclinada, debido a que debe

removerse para su limpieza y debe ser de un material resistente a la corrosión.

Figura 3.4. Canal de rejas, vista frontal, perfil y planta.

Fuente: el autor

Se puede colocar un by-pass para permitir que el paso del agua cuando existe

acumulación excesiva de partículas en el canal de rejas, cuidando que la

velocidad dentro de éste se mantenga entre 0.70 y 0.90 m/seg, para evitar la

CANAL DE REJAS PLANTA

0,1 0,67 0,1

CANAL DE REJAS FRENTE

0,16

0,024 0,013

0,1 0,67 0,1

CANAL DE REJAS FRENTE

0,16

0,024 0,013

CANAL DE REJAS PERFIL

60°

0,4

10,1

0,06 0,4 0,06

CANAL DE REJAS PERFIL

60°

Caja By Pass

Rejas Canal

Q


47

sedimentación dentro del mismo (Fig. 3.4). Cuando el by-pass empieza a

funcionar, se hace necesaria la limpieza del canal de rejas, ya que esto es un

indicador de que existe acumulación excesiva de partículas.

3.1.2.2. Pérdida de carga (hf)

La pérdida de carga puede calcularse a través de la fórmula de Kirschmer:

seng

v

b

wh f

2

234

hf = Pérdida de carga en metros. No mayor de 20cm, admisible 15cm

w = Ancho de las barras en dirección del flujo.

b = Ancho mínimo de espacios libres entre barras.

θ = Angulo de inclinación de la reja respecto a la horizontal

β = Factor de forma de las barras.

Rectangulares = 2.42

Circulares = 1.79

v = Velocidad horizontal (0.3 – 0.6 m/seg)

3.1.3. Vertedero de demasías

Consiste en un canal que permite la entrada de la cantidad de agua necesaria

(tirante hidráulico) al desarenador, ya que los cambios bruscos de caudal alteran su

funcionamiento. La altura de entrada de esta unidad es igual a la del desarenador,

mientras que en la salida, es de 30 centímetros menos que la de entrada (Fig. 3.5).

Figura 3.5. Partes y dimensiones del vertedero de demasías

Fuente: el autor

El excedente de agua sale por la parte baja del vertedero de demasías, a

través de un canal lateral que verte en otro lugar el mismo (Fig. 3.6).

0.30 m

0.30 m 0.30 m

45˚

hDESARENADOR hDESARENADOR

Entrada Cuerpo Salida


48

Figura 3.6. Canal lateral del vertedero de demasías.

Fuente: el autor

3.2. Tratamiento del agua

El tratamiento del agua tiene como fin, lograr la eliminación de los sólidos

totales (disueltos y en suspensión) así como de los agentes biológicos presentes en

ella, de tal forma que no sea dañina y pueda ser consumida sin riesgos de

enfermedades. Los sólidos disueltos no pueden depositarse por ser muy pequeños

(arcillas), pero los sólidos en suspensión como los limos, arena y materia orgánica, lo

hacen por efectos de la gravedad debido a su propio peso.

Para el tratamiento del agua, se hace uso de la filtración y las unidades a

construir en una planta de tratamiento serán diseñadas para el caudal máximo diario.

3.2.1. Filtración

Es el paso del agua a través de un medio poroso o granular, con los

consiguientes cambios físicos, químicos y biológicos. El proceso de filtración puede

darse en forma natural o artificial.

3.2.1.1. Filtración natural

Es la que le ocurre al agua proveniente de las lluvias, durante su escurrimiento

entre los estratos naturales del terreno, al infiltrarse a través del terreno natural y

llegar a formar parte del agua subterránea.

3.2.1.2. Filtración artificial

Se refiere a la remoción de sólidos suspendidos, al pasar el agua a través de

un medio poroso como la arena (generalmente utilizada), u otros materiales

htotal desarenador

hdesarenador

bdesarenador


49

triturados mecánicamente como el cuarzo, arena pómez, antracita cáscara de

coco y de arroz; muchas partículas no pasan por los intersticios del filtro debido a

su tamaño, pero esto no implica que el agua ya posea una clarificación completa.

La filtración se utiliza como único tratamiento cuando las aguas son muy

claras o como proceso final en el caso de aguas turbias,14 y según la velocidad de

filtración, el tratamiento del agua puede ser por filtración lenta (medios biológicos),

o por filtración rápida (medios químicos).

Existen algunas unidades que deben colocarse antes de los filtros, las cuales

contribuyen a que en éstas no ingresen tantos sólidos, sedimentándolos previo a

su llegada al mismo. Entre estas unidades se encuentra el sedimentador y el pre

filtro de grava de flujo horizontal o vertical y en ocasiones, una unidad de

Aereación, cuando el agua proviene de fuentes subterráneas.

3.2.2. Aireación

Consiste en la mezcla del aire con el agua a tratar, para aumentar su

contenido de oxígeno y su pH y a la vez disminuir su contenido de CO2. Este

proceso se utiliza para aguas provenientes de fuentes subterráneas, ya que se

hace necesaria la remoción de hierro, manganeso, sulfuro de hidrógeno, metano,

etc., presentes en el agua y causantes del sabor y olor de la misma. En aguas

superficiales se utiliza cuando posee un alto contenido de materia orgánica.

Dentro de las unidades de aireación más utilizados se tiene el aireador de

bandeja múltiple y el de escalones (Fig. 3.7). El primero consta de 4 a 8 bandejas

perforadas en el fondo y a una distancia de 30 a 50 cm entre sí; además ocupa

poco espacio. El segundo posee de 4 a 6 escalones de 30 cm de altura cada uno,

con una capacidad de 0.01 m3/seg por metro de ancho. A veces se coloca un

obstáculo en el borde de los escalones para producir turbulencia, asegurando la

eficiencia de la aireación.

14 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual I: Teoría, tomo I. OPS/CEPIS. Pág 107.


50

Figura 3.7. Unidades de aireación

Fuente: Sistema de Abastecimiento de Agua para Pequeñas Comunidades. CEPIS, OPS/OMS

3.2.3. Sedimentación

Este proceso consiste en la remoción de las partículas más pesadas que lleva

el agua, aprovechando la fuerza de gravedad, con el fin de evitar que éstas causen

elevadas pérdidas de carga y deterioro de la calidad del agua que sale de los filtros.

Los tipos de sedimentación más comunes, se resumen en la figura 3.8.

Figura 3.8. Tipos de sedimentación del agua cruda

Fuente: el autor

En la sedimentación simple no existe un proceso previo de coagulación por lo

que las partículas pequeñas pueden pasar el sedimentador, mientras que en la

sedimentación con coagulantes se hace uso de sustancias químicas para unir las

partículas más pequeñas transformándolas en partículas mayores, para que al

adherirse una con otra alcancen un peso mayor y logren depositarse.

Se recomienda usar coagulantes en época lluviosa y en aguas provenientes

de fuentes superficiales, especialmente de ríos cuando presentan mucha turbidez.

AEREADOR DE BANDEJAS MÚLTIPLES AEREADOR DE ESCALONES


51

Para el diseño de los sedimentadores, se debe tomar en cuenta un periodo de

operación de 24 horas por día y el tiempo de retención será de 2 hrs a 6 hrs.15 Y

dentro de los tipos de sedimentadores más utilizados se tienen los siguientes:

Figura 3.9. Tipos de sedimentadores

Fuente: el autor

3.2.3.1. Sedimentador convencional:

En la entrada se coloca un canal que cubre el ancho de la unidad, permitiendo

que el agua ingrese en forma lateral, de manera que rebalse y la distribución del

flujo sea uniforme dentro de la misma, evitando la turbulencia y con una velocidad

constante de aproximadamente 0.40 m/seg, tomando en cuenta que en canales,

llaves y compuertas, la velocidad debe estar entre 0.15 a 0.60 m/seg.

En la zona de sedimentación, la dirección del flujo es horizontal y con una

misma velocidad en todos sus puntos, la cual debe estar entre 0.15 y 0.20 m/seg,

para asegurar la sedimentación de las partículas.

La zona de recolección de lodos consta de una tolva que se diseña con el 15%

del volumen del cuerpo, y una tubería y válvulas para la evacuación periódica de

los sedimentos. Además, posee una pendiente que varía del 5% al 10% a fin de

permitir la salida de los sedimentos hacia la compuerta. La salida de esta unidad

posee un vertedero, canaletas o tubos con perforaciones, que recolectan el

efluente sin perturbar la sedimentación de las partículas depositadas.

15 Guía para el Diseño de Desarenadores y Sedimentadores. CEPIS, OPS-OMP. Pág. 18


52

Figura 3.10. Partes y dimensiones del Sedimentador convencional (Perfil)

Fuente: el autor

La pantalla difusora se construye de concreto armado y va fundida en las

paredes del tanque de sedimentación a una distancia entre 0.80 a 1.20 m de la

pared de entrada. Posee cierto número de orificios, colocados de tal forma que

permitan la distribución y velocidad uniforme de las líneas de flujo, para los cuales

regularmente se utiliza tubo PVC (Fig. 3.11).

Figura 3.11. Vista frontal y perfil de la pantalla difusora

Fuente: el autor

La profundidad del agua hasta el fondo se identifica como Z. La cantidad de

orificios depende del área, del caudal y de la velocidad del agua, ejemplo:

Si se tiene un caudal de 75 lt/seg y una velocidad de paso de 0.15 m/seg,

¿cuántos orificios se deben tener en la pantalla difusora?

Teniendo la ecuación del área, en función del caudal y velocidad: 𝐴 = 𝑄

𝑉

tenemos: 𝐴 = 75 𝑙𝑡 𝑠𝑒𝑔

0.15𝑚 𝑠𝑒𝑔 = 500

𝑙𝑡

𝑚 ∗

1𝑚3

1000𝑙𝑡 = 𝟎. 𝟓 𝒎𝟐

Canal de entrada

Compuerta

Zona de sedimentación

Profundidad Canal de salida

Pantalla

difusora

Z

Salida de lodos

Zona de lodos

Compuerta

0.80 m a 1.20

m

Θ

Pendiente de tolva

45˚ a 60˚ diámetro 4”

5 % a 10%

Z/5 a Z/6

Area de

orificios Función

estructural

± 0.30 m

± 0.30 m

Z/4 a Z/5 Compuerta

Z Vista frontal

Perfil Vista frontal


53

Área de orificios, para agujeros de 4 plg de diámetro:

𝑎 = 𝜋𝐷2

4 =

𝜋(0.1016𝑚)2

4 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟖𝟏𝟏 𝒎𝟐

Número de orificios de 4 plg:

𝑁𝑜 = 𝐴𝑇

𝑎𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠 =

0.5 𝑚2

0.00811 𝑚2 = 𝟔𝟐 𝒐𝒓𝒊𝒇𝒊𝒄𝒊𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝟒 𝒑𝒍𝒈" 𝒅𝒆 ∅

Por mantenimiento, es necesario contar con dos o más unidades, para que al

limpiar una de ellas, realizarle la inspección o reparación necesaria, las demás

continúen en funcionamiento, evitando así la suspensión del servicio.

Figura 3.12. Conducción de lodos hacia patio de lodos (planta y perfil)

Fuente: el autor

Donde: 𝑺 = 𝑨

𝟒𝟖𝟓𝟎∗ 𝒕 ∗ 𝒉

A= Área total horizontal (m2) S= Área de salida de lodos (m2)

h= Carga sobre la válvula de lodos t= Tiempo de vaciado, en horas

3.2.3.2. Sedimentador laminar:

Puede ser utilizado para aguas con una turbidez muy alta, tomando en cuenta

que ésta debe ser menor de 50 U.J., de lo contrario es preferible eliminarla por

coagulación. La turbidez del agua se mide en el canal de entrada.

Esta unidad posee láminas en su interior (de plástico u otro material),

colocadas de tal forma que los sólidos puedan subir por éstas y caer en la lámina

inferior (Fig. 3.13). La distancia entre láminas es de aproximadamente 10 cm. y la

inclinación de las mismas es de 50 a 60˚ para asegurar que las partículas

resbalen hacia el fondo.

Patio de Lodos

Salida de Lodos Unidades

Salida de lodos

Pendiente de

tolva 45˚ a 60˚

h 2 % a 5%

s

A

PLANTA

PERFIL


54

Figura 3.13. Sedimentador laminar

PERFIL

CORTE A-A

PLANTA

Fuente: el autor

Las válvulas de lodos deben garantizar un vaciado en 2½ a 3 horas y

dependiendo del tamaño del sedimentador, así será la cantidad de válvulas.

3.2.4. Prefiltro de grava de flujo horizontal

Esta unidad se coloca cuando el agua posee más sólidos disueltos que

sedimentables; ayuda al filtro a trabajar de una mejor forma y funciona como válvula

de escape en época lluviosa, de tal manera que el filtro no se ensucia tanto. Los

sólidos se sedimentan por medios físicos.

Láminas

Canal

Canal

Muro para fijar las

láminas (con canal)

Muro divisorio

con un canal

Canal de entrada

0.50 m a 0.90 m

Salida de lodos

Tolva de lodos

Canal de recolección

de agua clara

0.50 m a 0.70 m

A

0.30 m θ 1.20 * cosθ

0.10 m

2% a 5%

α

45˚ a 60˚

A

y separar las láminas

Muro para fijar

Láminas


55

PARED

PERFORADA

PREFILTRO

PARED

PERFORADA

CANAL DE DISTRIBUCIÓN

DESAGÜE

CAN

AL D

E

RECO

LECCIÓ

N

El prefiltro de grava de flujo horizontal, está formado por tres cámaras del

mismo ancho, con grava de 10–15 cm, 5–10 cm y 2–5 cm (Fig. 3.14).

Figura 3.14.Prefiltro de grava de flujo horizontal

Fuente: el autor

Las paredes indicadas en la figura 3.14 con los números 1 y 2, deben ser

perforadas y ambas son necesarias para la distribución uniforme del caudal en toda

la sección transversal del prefiltro. En estas paredes, el diámetro de los agujeros

debe ser más pequeño que el diámetro de la grava menor.

Una gran cantidad de sólidos disueltos se queda en este elemento por lo que

es importante considerar su mantenimiento o limpieza, por lo menos cada dos

meses o mes y medio, a través de un retro lavado.

3.2.5. Prefiltro vertical o múltiple16

Esta unidad posee tres compartimientos en serie con forma de un tanque de

sección rectangular. El tamaño de la grava de cada compartimento va variando del

primero al último, en forma decreciente al igual que la velocidad de filtración.

La estructura de salida de cada compartimiento consta de un canal que se

comunica con el compartimiento de la grava a través del sistema de drenaje o

desfogue, de tal forma que el agua se filtra a través de la grava, pasa por el canal

16 Guía para diseño de plantas de filtración lenta para el medio rural. Ing. J. Pérez/L.C. de Vargas. CEPIS. Pág. 46

ELEVACION

Pared perforada

Válvulas de desfogue,

4” ó 5”

2 1

10 - 15 5 - 10 2 - 5

40 cm

˚ ˚ ˚˚

˚

˚ ˚ ˚˚

˚

˚ ˚

˚˚

˚ ˚ ˚ ˚˚

˚

˚ ˚ ˚˚

˚

PLANTA


56

NIVEL 1 NIVEL 2NIVEL 3

PRE FILTRO No. 2

DESAGÜE (CANAL)

AA

PRE FILTRO No. 1 PRE FILTRO No. 3

B

B

NIVEL DE AGUA

ALIVIADERO SALIDA

MEDIO FILTRANTE

CAPA DE SOPORTE

CANAL DE EVACUACIÓN

PLANTA

CORTE A-A

CORTE B-B


PRE FILTRO No. 2

DESAGÜE (CANAL)

AA


B

B

NIVEL DE AGUA

ALIVIADERO SALIDA

MEDIO FILTRANTE

CAPA DE SOPORTE


PLANTA

CORTE A-A

CORTE B-B

de drenaje y asciende por el canal de salida, hasta alcanzar el vertedero que

comunica con el siguiente compartimiento de la unidad (Figura 3.15).

Figura 3.15. Prefiltro de grava vertical o múltiple

Fuente: Guía para diseño de plantas de filtración lenta para el medio rural. CEPIS

3.2.6. Filtración lenta

Es el proceso en el que se retienen las partículas finas al hacer pasar el agua

por un lecho poroso o medio filtrante. El proceso de purificación del agua en un

filtro lento, se debe principalmente a dos fenómenos:

a. Efecto de Colado: Eliminación de la materia en suspensión del agua.

b. Acción Biológica: Fenómeno más importante en el proceso de filtración lenta

3.2.6.1. Unidad de tratamiento de filtro lento

Es el elemento principal de la filtración lenta que trabaja por medios biológicos

haciendo uso de un medio filtrante granular como la arena. Debe poseer más de

una unidad filtrante con una capa sobrenadante de agua cruda. La profundidad

del lecho filtrante debe estar entre 0.80 a 1.20 m, y el diámetro efectivo de la

arena, debe encontrarse entre 0.15 a 0.35mm (Fig. 3.16).


PRE FILTRO No. 2

DESAGÜE (CANAL)

AA


B

B

NIVEL DE AGUA

ALIVIADERO SALIDA

MEDIO FILTRANTE

CAPA DE SOPORTE


PLANTA

CORTE A-A

CORTE B-B


57

Figura 3.16. Materiales utilizados en el filtro lento

Fuente: el autor

Dentro de la unidad, la materia orgánica se descompone y es capaz de reducir

considerablemente el número de microorganismos, como bacterias, virus y otros

patógenos, pero como medida de seguridad se debe aplicar la desinfección.

El proceso biológico se lleva a cabo por la formación de una capa biológica

delgada y ligosa sobre la arena, conocida como zooglea o schmutzdecke, que

posee ciertos organismos que eliminan a otros de tipo orgánico. Dicha capa es la

que logra la limpieza del líquido.

En la estructura de entrada de los filtros lentos se asegura una distribución

pareja del agua cruda sobre el lecho filtrante y se reduce la energía del agua con

el fin de prevenir daños en la capa de schmutzdecke.

Figura 3.17. Estructura de entrada del filtro lento

Fuente: el autor

La plancha (Fig. 3.17) evita el socavamiento de la arena después de la capa

1

2

Del sedimentador a

cualquier otro

Borde libre. 30 cm

Sobrenadante agua 1.00m

1.20m a 0.80m

0.20m a 0.30m

0.20m a 0.30m

Canal recolector

Arena

Grava 2 - 5cm diam.

Grava 5 -10cm diam.

1ra y 2da hilera ladrillos


58

sobrenadante, la cual, además de proporcionar una carga hidráulica suficiente,

origina un tiempo de retención de varias horas, durante el cual las partículas

contenidas en el agua, pueden sedimentarse17. La altura de esta capa,

regularmente es de 1.0 m y debe dejarse un borde libre de aproximadamente 0.30

m sobre el nivel del agua. El vertedero tiene que estar más abajo que los otros.

La carga hidráulica es la cantidad de agua que puede filtrarse por m2, en un

día (capacidad de filtración). La capa sobrenadante se forma por causa de la capa

biológica, razón por la que va subiendo conforme se va ensuciando la arena, y

cuando llega a tener un metro de altura, se considera que tiene una carga

hidráulica de 0.30 m3/m2/día.

Por esta razón, el filtro debe poseer un rebalse para eliminar las natas y el

exceso de agua, así como un drenaje que permita vaciar parcial o totalmente la

unidad, para realizar una limpieza o reparación cuando se requiera (Fig. 3.18).

El filtro lento posee vertederos para medir el caudal de agua filtrada, tomando

en cuenta lo siguiente:

5 lts/seg ó más Caudal grande Vertedero rectangular

Menos de 5 lts/seg Caudal pequeño Vertedero triangular

Las capas de grava evitan que la arena pase hacia el sistema de drenajes de

la unidad y deben colocarse de tal forma que la grava de diámetro mayor quede

en el fondo, disminuyendo en forma gradual hasta llegar a la capa de arena. Los

elementos y dispositivos que regulan y mantienen el control del proceso que se

realiza dentro de la unidad se muestran en la figura 3.18.

La entrada de agua limpia para llenado ascendente, permite el ingreso del

agua que pasará por el lecho filtrante después de efectuar la limpieza del filtro;

también posee una válvula reguladora de la tasa de filtración, en la salida del filtro,

así como reboses para controlar la cantidad de agua dentro del mismo.

17 Guía para diseño de plantas de filtración lenta para el medio rural. Ing. J. M. Pérez/L de Vargas. CEPIS. Pág. 54


59

Figura 3.18. Filtro lento de arena

ELEMENTOS QUE COMPONEN EL FILTRO LENTO 1. Estructura de entrada 2. Rebalse 3. Drenaje principal 4. Medidor de caudal o de flujo 5. Válvula reguladora 6. Entrada de agua limpia para llenado ascendente 7. Vertedero de rebose 8. Drenaje de la cámara del vertedero 9. Drenaje del agua sobrenadante

Fuente: el autor

En cuanto al fondo del filtro, el canal recolector está formado por dos filas de

ladrillos, como se muestra en la figura 3.19. Los ladrillos del fondo se colocan de

canto mientras que los de la segunda hilera, van acostados y sobrepuestos a una

distancia de por lo menos 1cm entre cada ladrillo. Las hileras horizontales cubren

todo el fondo y están separadas por una longitud menor que la del ladrillo.

Por medio del drenaje de la cámara del vertedero, es posible vaciar la misma,

por lo que de este modo se puede llevar a cabo su limpieza. Asimismo, la función

del drenaje del agua sobrenadante, es eliminar rápidamente dicha agua al

momento de realizar una limpieza de la unidad de filtro lento. Existen dos tipos de

limpieza para estos filtros: manual y completa.

Es importante que la capa de arena posea una altura de 1.20 m, porque

después de la limpieza de la unidad, únicamente puede variar hasta 0.80 m y el

tipo de arena a utilizar puede variar pero no puede ser de tipo volcánico.

AGUA CRUDA

VENTILACION

CAPA DE

SOPORTE

9

schmutzdecke

3

4

6

7

8

MEDIO

FILTRANTE

H2O SOBRENADANTE

OPERADOR DE

VALVULA

1

2

5


60

Figura 3.19. Fondos de la unidad de filtro lento

Fondo, hileras en forma horizontal Fondo, hileras en forma vertical

Fuente: el autor

La limpieza manual consiste en cerrar el filtro y eliminar de 3 a 4 cms de

arena, cada vez que se realiza la misma. Cuando ya se ha alcanzado una altura

total de 80 cm, ó se va acercando a dicho valor, se realiza una sustitución de la

arena, realizando así, una limpieza completa.

Generalmente, la limpieza se completa luego de haber realizado ocho

limpiezas manuales, después de las cuales se toma la mitad de la arena y se

limpia, luego ésta se coloca hasta el fondo con otros 40cm de arena, mientras que

la capa que estaba hasta abajo, deberá quedar ahora en la parte de arriba.

Además, la zooglea también ayuda a limpiar el agua. Si el filtro se colmata muy

rápido, es posible que sea porque no existe un prefiltro.

El tiempo transcurrido desde que el tanque empieza a funcionar, hasta que se

observa la zooglea, se conoce como “tiempo de maduración” y depende de la

calidad del agua. Durante este tiempo el agua no pasa a la salida para ir al tanque.

El tiempo que transcurre a partir de la maduración hasta que el tanque

empieza a operar, se conoce como “carrera del filtro”, y se da en un tiempo

contemplado entre 3 ½ a 4 meses.

Arena Grava

Ladrillos colocados

de plano

Ladrillos colocados de canto

20 cm 10 cm

30 cm

Bloques de concreto poroso

con forma de puente

Ladrillo artesanal


61

3.2.6.2. Área de filtración

El área de filtración puede calcularse con la siguiente fórmula:

𝐴𝑓 =𝑄

(0.1 ∗ 𝑎) + 𝑏

Donde Q está dado en m3/dia.

a = Horas de producción diaria a una tasa de infiltración de 0.1m/h.

b = * Si el periodo diario de filtración con tasa declinante equivale a 8 hrs

consecutivas, entonces b = 0.5

* Si el periodo diario de filtración con tasa declinante equivale a 16 hrs,

entonces b = 0.7

* Si no se aplica filtración con tasa declinante, entonces b = 0

No es conveniente tener un b = 0, por lo que se toman las primeras dos

opciones. Preferiblemente se debe trabajar con una capa de agua constante para

evitar que se consuma ya que de lo contrario, el filtro se descompone

3.2.6.3. Ventajas del filtro lento

Dentro de las ventajas que presenta la utilización de los filtros lentos, para el

tratamiento del agua para consumo, se puede mencionar:

La sencillez de su diseño, construcción y operación. En su construcción se

utilizan materiales disponibles en la localidad, por lo que su costo es bajo.

No es indispensable la coagulación previa y en caso de turbiedad alta se

requiere una sedimentación simple.

La desinfección por medio de cloración, se realiza por motivos de seguridad.

Facilidad en la operación y el mantenimiento de la unidad, por lo que pueden

realizarse por personas semi especializadas.

Se reduce del 99 al 99.9% la cantidad de bacterias patógenas en el agua.

La arena nueva se cambia y se mejora el rendimiento del filtro.

3.2.6.4. Desventajas del filtro lento

De la misma forma en la que se presentan algunas ventajas en la utilización

de filtros lentos, se dan algunas desventajas, siendo las más relevantes:


62

Para su construcción, requiere extensas áreas de terreno y por ende, una gran

cantidad del medio filtrante, por lo que la inversión inicial suele ser alta.

Debido a la baja velocidad de filtración, los volúmenes de agua tratada son

relativamente bajos y las instalaciones de gran tamaño.

La eficiencia de esta unidad se reduce con temperaturas bajas.

La presencia de biocidas o plaguicidas en el afluente pueden modificar o

destruir el proceso microbiológico en el que se basa la filtración lenta.

3.2.6.5. Ejemplo de cálculo de dimensiones del filtro lento convencional

Datos: Población = 2,000 habitantes

Dotación = 60 lt/hab/día

Periodo de operación de 8 hrs

Tasa declinante de 16 hrs

Velocidad de filtración 0.14 m/h

Factor día máximo de 1.5

Calculando el caudal promedio y caudal máximo diario:

𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛

𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚 = 2,000 𝑕𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 ∗ 60 𝑙𝑡 𝑕𝑎𝑏 𝑑í𝑎 ∗ 1 𝑑í𝑎 86,400𝑠𝑒𝑔

𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝟏. 𝟑𝟗 𝒍𝒕 𝒔𝒆𝒈

Qmax diario = Qprom ∗ Fdía máximo

Qmáx diario = 1.39 lt seg ∗ 1.5

Qmáx diario = 2.085 lt seg ∗ 1 m3 1000 lt ∗ 86,400 seg 1 día

Qmáx diario = 180.14 m3 día

Area de filtración:

𝐴𝑓 =𝑄

0.1 ∗ 𝑎 + 𝑏 =

180.14 𝑚3 𝑑í𝑎

(0.1 ∗ 8) + 0.7 = 𝟏𝟐𝟎 𝒎𝟐

Especificaciones:

Número de unidades del filtro = 2

Entonces, el área de filtración por unidad es: 𝐴𝑓 =120

2𝑚2 = 𝟔𝟎 𝒎𝟐

Dimensiones de cada filtro: 7.75m x 7.75m

Altura capa de agua = 1.00m

Altura arenal = 1.00m

Altura grava soporte = 0.40m

Tubería PVC perforada, de 4” de diámetro


63

3.2.7. Filtración rápida

El nombre de este proceso se debe a la velocidad de filtración del agua en la

unidad filtrante, la cual varía entre 80 y 300 m3/m2/d. Este proceso requiere la

utilización de químicos.

Existen dos tipos de plantas de tratamiento por filtración rápida: las de

filtración rápida completa y las plantas de filtración directa, de las cuales, se

presentan los procesos unitarios realizados para cada una, en la figura 3.20.

Figura 3.20. Procesos unitarios en plantas de filtración rápida

Fuente: el autor

La filtración directa es recomendable para aguas claras y poco contaminadas,

provenientes de embalses o represas. Tomando como base la planta de filtración

rápida completa, se explicará la función de cada unidad de tratamiento.

3.2.8. Coagulación:

Consiste en la preparación y aplicación de una sustancia química al agua, la

cual formará flóculos con los sólidos suspendidos tales como las partículas

coloidales y otros microorganismos, que luego podrán sedimentarse.

0.75

7.75m 7.75m

7.75m

VC 4” VC 4”

0.75

0.75

1.56

2.70m

7.75m 7.75m

0.30m

1.0 m

1.0 m

0.40m

agua

arena

grava

PLANTA ELEVACION


64

De la correcta aplicación de este proceso depende la eficacia de los procesos

unitarios de floculación, decantación y filtración, ya que su finalidad es la de

conseguir la remoción de color y turbidez en el agua, así como de otras sustancias

y sólidos que afectan la calidad del agua.

Algunos de los coagulantes utilizados son:

Sulfato de aluminio. Coagulante comúnmente utilizado en la práctica.

Policloruro de aluminio. Es el coagulante más eficiente pero el más caro.

Cloruro férrico. Se utiliza más en el tratamiento de aguas negras.

Carbonato de magnesio. No es un coagulante de buena calidad, por lo que no

forma los flóculos tal como se desea.

El coagulante a utilizar debe aplicarse donde se da el resalto, con el fin de

obtener una buena mezcla, de esta forma el coagulante unirá los sólidos disueltos,

generando sólidos más grandes conocidos como flóculos o flocks.

Todo coagulante altera el pH del agua disminuyendo su valor, el cual debe ser

de 7.00 en condiciones normales. Si el pH es menor de 7, se puede agregar cal

viva o hidratada para aumentar la alcalinidad del agua y aumentar su pH.

Mayor de 7 → sube el pH → agua alcalina pH Menor de 7 → baja el pH → agua ácida

El sulfato de aluminio es más eficiente en aguas con un pH que se encuentre

en un rango de 6 a 8. El flóculo empieza a formarse después de tres o cuatro

segundos de haber agregado el sulfato de aluminio.

El sulfato de cobre elimina las algas adheridas al depósito y disminuye el pH

del agua, por lo que, si la intención es la de disminuir el mismo, se debe colocar otro

mezclador con sulfato de cobre (cuando pH es mayor de 8.6). El pH no puede ser

mayor de 14; en caso de ser muy alto, puede indicar que el agua es de drenaje o

que contiene desechos provenientes de alguna industria.


65

El proceso de la coagulación conlleva los siguientes pasos: dosificación del

coagulante, mezcla del agua con el coagulante y floculación.

3.2.8.1. Dosificación:

Se refiere a la dosis óptima de coagulante, que al mezclarse adecuadamente

con el agua, provoca el mejor flóculo, tomando en cuenta su velocidad de

sedimentación así como los valores más bajos de color y turbiedad.

Para encontrar esta dosis, se puede realizar la prueba de jarras con cinco o

seis muestras de agua, determinando la dosificación adecuada en función del uso

y naturaleza del agua cruda, ya que ésta varía para cada caso en particular.

Para llevar a cabo dicha prueba, se debe contar con un equipo de agitadores

mecánicos con regulador de velocidad y provista con una lámpara de iluminación.

También se requiere de seis vasos de precipitados de 2000 ml, pipetas graduadas

de 2, 5, 10, 15, 20 y 25 ml, y un papel indicador de precisión o un pHmetro.

Los reactivos utilizados son: sulfato de aluminio, cloruro férrico, polifosfato,

polímero orgánico, dióxido de sodio y ácido clorhídrico, reactivos para el análisis

del pH, turbidez, color, alcalinidad y dureza del agua. Los límites de dosis son de

15 a 100 gr/m3 para el sulfato de aluminio y de 5 a 33 gr/m3 para la cal.

Durante la prueba, se miden seis porciones de un litro de agua, en los vasos

de precipitado y luego se dosifica el coagulante seleccionado dentro los vasos que

se mantienen en constante agitación; para terminar, se dejan en reposo para

determinar la consistencia y velocidad de sedimentación de los flóculos.

3.2.8.2. Mezcladores:

Dentro de esta unidad se realiza el proceso básico de coagulación,

consistente en la dispersión inmediata del coagulante en el agua cruda, por lo que

se debe generar un resalto hidráulico para lograr la turbulencia del agua con el fin

de disolver en forma uniforme el coagulante aplicado (sulfato de aluminio o cal).


66

El sulfato de aluminio reacciona a 0.7 seg después de haber sido aplicado al agua;

si no reacciona, solo crea más sólidos.

Las unidades utilizadas en la operación de mezcla rápida, se resumen en la

figura 3.21, dentro de los que se encuentran los mezcladores mecánicos, que

hacen uso de impulsores, propulsores o turbinas, para conseguir la agitación

necesaria del agua, para que pueda mezclarse con el coagulante en forma

uniforme, sin embargo, en cuanto al costo, es más factible la utilización y

construcción de mezcladores hidráulicos.

Figura 3.21. Unidades de mezcla rápida

Fuente: el autor

3.2.8.2.1. Canaleta Parshall

Esta unidad es funcional para caudales medianos y grandes y a la vez que se

utiliza para la medición de caudales, realiza la operación de mezcla rápida.

Generalmente trabaja con descarga libre, donde la corriente líquida pasa de una

condición supercrítica a una subcrítica, originando así el resalto (Fig. 3.22).

El coagulante se aplica en la garganta de la canaleta, donde se genera el

resalto para que se distribuya uniformemente en todo el ancho de la unidad, por

lo que debe empalmarse el nivel de salida de la canaleta con el nivel de entrada

del floculador, de lo contrario el resalto se desplaza y ubica a un nivel más bajo.


67

Figura 3.22. Canaleta Parshall

Fuente: el autor

Dentro de los criterios de diseño de esta unidad, se tienen los siguientes:18

Seleccionar una canaleta de acuerdo al caudal de la planta y realizar una

comprobación acerca de cómo trabajaría como mezclador.

Comprobar que se obtiene un Número de Froude de 2 a 3, a fin de asegurar

un resalto relativamente estable.

Comprobar que el resalto produce un gradiente de velocidad mayor de 700 y

menor de 1200 s-1. El óptimo es de 1000 s-1.

Comprobar que se obtengan tiempos de retención instantáneos.

3.2.8.2.2. Canales con cambio abrupto de pendiente

Un cambio de pendiente en un canal, es uno de los medios más simples de

producir un salto hidráulico para realizar la mezcla rápida.

Dentro de los parámetros de diseño de estas unidades, se debe contemplar19:

Gradientes de velocidad entre 700 y 1300 s-1 y tiempos de retención menores

de un segundo.

Números de Froude entre 4.5 y 9.0 para conseguir un resalto estable.

Para conseguir un comportamiento hidráulico óptimo en la unidad, debe estar

bien empalmado el nivel de salida de la rampa con el nivel de entrada del

floculador.

18 Programa Regional para la Promoción del Uso de Tecnologías Apropiadas en Saneamiento Básico: Plantas de Filtración Rápida (PFR). CEPIS, OMS-OPS 19 Ibid.

Sistema de

floculación

Sistema de

floculación d’

Pozo de

medición

B F G

D C A

2/3 A Sistema de

floculación

Sistema de

floculación

H hf

H3

H2

N

PLANTA

CORTE


68

3.2.8.2.3. Vertederos

Se tienen dos tipos: los rectangulares y los triangulares. Al igual que la

canaleta Parshall, cumplen con la función de medir caudales y de mezclar el

coagulante aplicado al agua. Sin embargo, solo son recomendables para aguas

que coagulan por el medio de la adsorción, debido a que producen gradientes de

velocidad altos y tiempos de retención muy cortos.

3.2.8.2.4. Difusores e inyectores

Los difusores se utilizan con el fin de conseguir una mayor dispersión y mezcla

del coagulante aplicado al agua cruda, por medio de varios puntos de descarga

los cuales se distribuyen en toda la sección de la unidad mencionada (Fig. 3.23).

Figura 3.23. Difusores de canaleta, tubería y canal

DIFUSOR DE CANALETA

DIFUSOR DE TUBERÍA

DIFUSOR DE CANAL

Fuente: Filtración Rápida. Manual V. Tomo I. CEPIS, OPS-OMS

Los inyectores, en cambio, consiguen la energía necesaria para la mezcla


69

rápida, por medio de la energía disipada por una multitud de chorros que

producen un flujo turbulento en la tubería de conducción de agua.

3.2.9. Floculador

La floculación es la etapa del proceso de coagulación, durante el cual se forma

el flóculo, por causa de la adherencia de partículas debida a los químicos

agregados al agua cruda, los cuales se aplicarán dependiendo de la temporada.

Para la formación del flóculo, regularmente se contempla un tiempo entre 20 y

40 minutos desde que se agrega el coagulante hasta que se forma el mismo y pasa

por esta unidad. Si se toma un tiempo mayor del especificado, posiblemente ya se

habrá formado el flóculo y se puede empezar a sedimentar dentro de la unidad de

floculación; y si se toma un tiempo menor al mencionado, el flóculo aún no se ha

formado, por lo que el proceso de filtración ya no sería eficiente.

Dentro de las unidades utilizadas como floculadores se tienen las siguientes:

Figura 3.24. Clasificación de las unidades floculadoras

Fuente: El autor

Los factores que influyen en la floculación de partículas, se relacionan con la

naturaleza del agua, las variaciones de caudal, la intensidad de agitación, el tiempo

antes mencionado y el número de compartimentos de la unidad de floculación.


70

Es importante chequear la entrada y salida del caudal de estas unidades, los

cuales deben contar con velocidades iguales a:

Ventrada = 0.20 a 0.30 m/seg

Vsalida = 0.15 m/seg

Los floculadores mecánicos hacen uso de dispositivos que generan energía de

fuentes externas para lograr la agitación del agua, mientras que los hidráulicos

funcionan por medio del movimiento provocado por el agua.

3.2.9.1. Floculadores hidráulicos con pantalla:

Estos floculadores pueden ser de flujo horizontal o vertical. Los primeros son

adecuados para caudales pequeños mientras que los segundos, para caudales

mayores. La velocidad en ambos disminuye en un tiempo máximo de 20 minutos.

Cada sección del floculador de flujo horizontal, posee un ancho diferente para

producir la disminución en la velocidad del agua, la cual circula con un movimiento

de vaivén. En los floculadores de flujo vertical, el agua ingresa abajo, sube y

vuelve a bajar; además son más profundos (4.0 m o más) y su estructura presenta

ventajas económicas de construcción y operación por ocupar áreas pequeñas.

Figura 3.25. Floculador de pantalla de flujo horizontal

Fuente: Plantas de filtración rápida. Manual I. Tomo I. CEPIS, OPS-OMS

Las pantallas pueden ser de madera o de asbesto-cemento y deben estar

sujetas de tal forma que no se muevan al paso del agua. Usualmente se

construyen pantallas removibles.


71

3.2.9.2. Floculadores hidráulicos sin pantalla:

Dentro de esta clasificación se tiene el floculador tipo Cox, unidad en la que el

agua sube y baja por medio de unas aberturas colocadas en forma alterna a cada

lado de las cámaras, de manera que el agua realiza un movimiento de zig-zag.

Figura 3.26. Floculador tipo Cox

Fuente: El autor

Figura 3.27. Floculador tipo Alabama

Fuente: El autor

CAMARA DE

FLOCULACION

DESCARGA DE

FONDO PARA LIMPIEZA

CORTE A-A'

DESCARGA DE

FONDO PARA LIMPIEZA

PLANTA

AA

hf

hf

CAMARA DE

FLOCULACION

DESCARGA DE

FONDO PARA LIMPIEZA

CORTE A-A

DESCARGA DE

FONDO PARA LIMPIEZA

PLANTA

AA


72

También se tiene el floculador tipo Alabama, constituido por compartimentos

ligados entre sí por la parte inferior (Fig. 3.27). Funciona de la misma manera que

el tipo Cox, con la diferencia que esta unidad cuenta con tuberías que forman

curvas a 90° volteadas hacia arriba, por las que puede circular el agua.

Otro tipo de unidad es la de medio poroso, la cual consiste en una tolva que

contiene un medio granular o arena (Fig. 3.28). Se usa cuando no se cuenta con

el terreno suficiente para la construcción de otra unidad.

El floculador helicoidal genera un movimiento helicoidal en el agua (con la

energía hidráulica), inducido por su ingreso tangencial en la cámara de floculación.

Figura 3.28. Floculador de medio poroso y floculador helicoidal

Fuente: Plantas de filtración rápida. Manual I. Tomo I. CEPIS, OPS-OMS

3.2.9.3. Especificaciones generales para los floculadores

Profundidad entre 2.5m a 3.0 m.

Longitud de zona: Li = Viti = (velocidad del agua * tiempo de retención)

Espaciamiento entre tabiques: 𝑒 = 𝑄

𝑣1𝑏

Donde: Q = caudal de entrada u1 = velocidad de Q b = ancho de la plancha (no existe restricción)

Número de tabiques: 𝑁𝑜 𝑡𝑎𝑏𝑖𝑞𝑢𝑒𝑠 = 𝐿

𝑒


73

CANALES

CANAL CERRADO

TUBERÍA

TUBERÍA

Ø 4” a 6”

Viguetas de

15cm a 20 cm

0.20 cm

Ø 15 cm

h: 0.30 m

Ø 10 cm

h: 0.30 m

Ø 5 cm

h: 0.30 m

Espacio libre

0.40 m

3.2.10. Decantador

La función del decantador es la de sedimentar los flóculos. El decantador y el

sedimentador tienen la misma función y estructura, por lo que se deberá revisar la

sección 3.2.3 para especificaciones de funcionamiento y diseño.

3.2.11. Unidad de tratamiento de filtro rápido

El filtro rápido hace uso de una granulometría más grande que la utilizada por

el filtro lento. Además, la filtración rápida es adecuada para el tratamiento de

caudales grandes en áreas más pequeñas que las utilizadas en la filtración lenta.

Figura 3.29. Unidad de filtro rápido

FILTRO RÁPIDO, VISTA FRONTAL

FILTRO RÁPIDO, VISTA LATERAL

FILTRO RÁPIDO, VISTA EN PLANTA

Fuente: El autor

Las viguetas de concreto forman un falso fondo y pueden colocarse en forma

transversal o longitudinal. Además, poseen perforaciones de ½ plg con una


74

separación de 15cm. Éstas se encuentran unidas al filtro rápido, por lo que al

fundir la unidad, se deja una muesca sobre la cual van a descansar las mismas.

La limpieza o mantenimiento de la unidad de filtro rápido puede ser hidráulico

sencillo o completo. En el primero, se cierra la salida y se deja llenar hasta que

sobrepasa los canales para lograr que se levanten los sólidos hasta dichos

canales por lo que son éstos los que deben limpiarse después. Esta limpieza

tarda aproximadamente unos 20 minutos, sin embargo, el método no es muy

eficiente. El mantenimiento completo consiste en limpiar la grava en horas de bajo

consumo.

Figura 3.30. Viguetas y fondo del filtro rápido

Fuente: El autor

El tamaño efectivo de los granos, varía entre 0.35 a 0.55 mm y la capa de

arena debe tener un espesor entre 0.60 a 0.75 m, mientras que el de la grava se

encuentra entre 0.60 a 1.00 m. La unidad de filtro rápido debe tener una altura

total entre 2.50 a 3.0 m.

3.2.12. Desinfección

Esta constituye la última etapa en el tratamiento del agua para consumo y su

objetivo es la eliminación de los microorganismos patógenos que puedan existir en

el agua. Puede realizarse por medios físicos y químicos.

Viguetas

0.15 m

Vigueta Ø = ½“

Apoyo

(pestaña o muesca)


75

Dentro de los medios físicos se tiene la desinfección por radiación de la luz

ultravioleta, que consiste en hacer pasar el agua en capas delgadas por debajo de

lámparas de rayos ultravioleta. Este método es efectivo para aguas con poca

turbiedad y no asegura que el agua no pueda contaminarse después de haber

pasado por dicho proceso.

También se puede realizar la desinfección por medio de agentes químicos

como el ozono, pero este método es más utilizado en países industrializados por

su efectividad en la eliminación de compuestos que le dan sabor y color al agua.

Consiste en una elevación de voltaje que al producir chispas y al entrar en

contacto con el oxigeno produce el ozono

Otro método es por medio de la utilización de yodo, sin embargo, presenta la

desventaja de ser efectivo para aguas que no presentan color ni turbidez.

En nuestro medio es más utilizado el método de desinfección por cloración, ya

que es muy efectivo al eliminar en forma rápida los agentes patógenos, además

de resultar económico en comparación con otros elementos como el bromo, el

cual resulta más costoso y es comercialmente escaso.

El cloro reacciona rápidamente con las materias orgánicas e inorgánicas

contenidas en el agua, por lo que al desinfectarla debe añadirse una cantidad

suficiente de cloro para que esas reacciones sean completas y quede además una

cantidad de cloro residual para ejercer una acción bactericida.

Para que se puedan observar los efectos del cloro en el agua, es necesario

que haya permanecido en ella, por lo menos, veinte minutos y la dosificación a

aplicar, depende del grado de contaminación que presente la misma.


76

3.3. Características generales de construcción y operación de filtros lentos y

filtros rápidos de arena

Tabla VI. Parámetros de construcción de los filtros lentos y rápidos PARAMETRO FILTRO LENTO FILTROS RÁPIDOS

Velocidad del filtro 1 - 10 m/día 90 – 280 m/día

Tamaño del lecho Grande (2000 m2) Pequeño (400 m2)

Tamaño de la arena 0.15 y 0.35 mm 0.35 y 0.55 mm

Tiempo para limpieza

recomendado 20 a 60 días 12 a 72 horas

Penetración de la materia

suspendida Superficial Profunda

Método de limpieza Raspando capa de arena

Remoción de la materia

orgánica, mediante flujo

ascendente.

Costo de operación Relativamente bajo Relativamente alto

Costo de construcción Alto Bajo

Fuente: Apuntes del curso de Saneamiento Ambiental. CUNOC

3.4. Otros métodos de purificación del agua para consumo. Caso del Ecofiltro

En Guatemala existen muchas comunidades que no cuentan con plantas de

tratamiento para agua potable, por lo que se han buscado otros métodos artesanales

para conseguir la purificación del agua, como el utilizado por la Asociación

Guatemalteca para la Familia de las Américas (AFA), ubicada en la ciudad de

Antigua Guatemala, a través del Ecofiltro, que como su nombre lo indica, purifica el

agua por medio de la filtración.

El Ecofiltro fue inventado por el científico guatemalteco Fernando Mazariegos,

con el fin de colaborar con los pobladores de comunidades rurales, brindándoles la

alternativa de purificar el agua, haciéndola segura para su consumo, de tal forma que

se pudieran reducir los casos de enfermedades gastrointestinales, causadas por el

consumo de agua sin tratamiento previo.


77

Este elemento consiste en una unidad filtrante, fabricada con una mezcla

hecha a base de aserrín y barro, la cual debe secarse y pasar por un proceso de

quemado en un horno a una alta temperatura y posteriormente se sumerge

totalmente en agua para luego poder verificar su capacidad de filtración.

Figura 3.31. Ecofiltro: proceso de horneado y preparación para la filtracion

Fuente: El autor

Seguidamente debe ser impregnada con plata coloidal a fin de asegurar el

funcionamiento del Ecofiltro en relación a la eliminación de bacterias, ya que la plata

coloidal es un bactericida natural.

La unidad filtrante se coloca dentro de un contenedor plástico que posee una

llave a través de la cual sale el agua filtrada, para su consumo.

Figura 3.32. Ecofiltro: unidad filtrante y presentaciones finales

Fuente: El autor

Para comprobar la calidad del agua filtrada, se le realizan análisis


78

colorimétricos de laboratorio, con la colaboración de estudiantes de la Universidad de

Missouri, tomando algunas muestras de los Ecofiltros.

Los análisis aplicados son el bacteriológico a fin de determinar la presencia de

E. coli, estreptococos u otra bacteria; y otro con el cual se mide el nivel de arsénico

que puede contener el agua, debido a que el Ecofiltro está hecho de barro.

Los resultados se obtienen en poco tiempo y se hace uso de escalas de

colores para determinar los niveles de contaminación.

Figura 3.33. Análisis de laboratorio: bacteriológico y nivel de arsénico

Fuente: El autor


79

CAPITULO 4

4. LAS AGUAS RESIDUALES Y SU TRATAMIENTO

Las aguas residuales, también conocidas como aguas negras o servidas, son

aquellas cuyas características físicas, biológicas y químicas, no las hacen aptas para

su consumo, debido a que ya han sido utilizadas y poseen cierta cantidad de sólidos

orgánicos e inorgánicos que se constituyen en contaminantes.

Dependiendo de su origen se clasifican en: domésticas, industriales, pluviales

y de infiltración y conexiones incontroladas. Las aguas residuales domésticas llevan

sólidos de tipo orgánico e inorgánico, los cuales se subdividen en sólidos en

suspensión y disueltos (Fig. 4.1).

Figura 4.1. Clasificación de los sólidos presentes en el agua residual

Fuente: el autor

Dentro de otros contaminantes a considerar para el tratamiento de estas

aguas se tiene: la materia orgánica biodegradable, materia orgánica refractaria,

patógenos, nutrientes, contaminantes prioritarios, metales pesados.


80

4.1. Análisis de las aguas residuales

Al realizar el análisis de las aguas residuales, se toman en cuenta las

características físicas, químicas y biológicas que pueden causar efectos potenciales

y dañinos a los seres vivos al disponer de ellas, así como el progreso que se obtiene

en el tratamiento aplicado a las mismas.

Dentro de las características físicas más importantes, se tienen las siguientes:

Sólidos totales: Engloba los sólidos por presentación vistos en la figura 4.1.

Olores: Causados por gases liberados, producto de la descomposición de la

materia orgánica. Su influencia puede ir desde daños a la salud de las personas,

hasta un descenso en nivel socioeconómico de las comunidades.

Temperatura: Resulta ser más elevada que el agua de suministro, debido a que

se ha incorporado el agua caliente, proveniente de viviendas o industrias.

Densidad: Se refiere a la masa por unidad de volumen, expresada en kg/m3.

Depende de la temperatura y varía según la cantidad de sólidos totales.

Color: Regularmente es grisáceo pero puede ir cambiando hasta obtener un color

negro, donde se convierte en séptica.

Turbiedad: Depende de la cantidad de materia coloidal y residual en suspensión.

Dentro de las características químicas, se tienen las siguientes:

Materia orgánica: Sólidos provenientes de los animales, plantas y algunas

actividades humanas. Sus componentes se aprecian en la figura 4.1. El

parámetro de contaminación de las aguas empleado, es la DBO y la DQO.

Materia inorgánica: La cantidad de componentes orgánicos en el agua residual,

se deben al uso que se le ha dado a la misma y a las formaciones geológicas en

contacto con dichas aguas.

Gases: Los gases más comunes en las aguas residuales son: nitrógeno (N2),

oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2), sulfuro de hidrógeno (H2S), amoniaco

(NH3) y metano (CH4). La presencia de oxígeno en el agua, es de importancia

para la respiración de microorganismos aerobios y otras formas de vida, a la vez

que evita la formación de olores desagradables en el agua residual. El valor

promedio de oxígeno es de 7mg/l.


81

Además, se tienen las características biológicas de las aguas residuales:

Microorganismos: Se dividen en bacterias, hongos, algas, protozoos, virus,

plantas y animales. Algunos son responsables de la descomposición de la

materia orgánica presente en el agua residual y otros, como las bacterias

coliformes, son utilizados como indicadores del grado de contaminación.

Organismos patógenos: Pueden proceder de desechos humanos infectados o

portadores de enfermedades. A este grupo pertenecen las bacterias (E. Coli,

Salmonella), virus (rotavirus), protozoos (Giardia) y los helmintos (Ascaris, taenia).

4.1.1. Ensayos realizados en aguas residuales

Para realizar los ensayos necesarios, las muestras obtenidas deben ser

representativas, por lo que se deben seleccionar adecuadamente los puntos de

muestreo. Por ejemplo, para alcantarillas, canales estrechos y profundos, el

muestreo se realiza a 1/3 del calado medio medido desde la solera, mientras que

para canales anchos, el punto de muestreo se va variando a lo ancho del mismo.

El punto de muestreo debe contar con una velocidad lo suficientemente alta

para que no se depositen los sólidos, pero también se debe procurar que no exista

turbulencia, para evitar que se liberen los gases disueltos.

Dentro de los ensayos realizados en muestras de agua residual, están:

Sólidos Totales: Los sólidos totales se clasifican en filtrables (coloidales y

disueltos) y no filtrables; dichas cantidades se obtienen al hacer pasar un

volumen de agua por un filtro de fibra de vidrio con poros de 1.2 μm. Además,

la cantidad de sólidos sedimentables se determina con un Cono Imhoff, en cuyo

fondo se depositan luego de haber transcurrido una hora. Este dato da como

resultado una estimación del fango a obtener en la decantación primaria.

DBO5 (Demanda Bioquímica de Oxígeno): Medida de la cantidad de oxígeno

necesario para que los materiales orgánicos se degraden en un tiempo y a una

temperatura específica. Depende de la disponibilidad de materia utilizable,

alimento biológico y de la cantidad de oxígeno utilizado por los microorganismos

durante la oxidación. El método conlleva la preparación de diversas diluciones


82

en botellas de incubación, a 20°C durante 5 días (subíndice). La medición de

oxígeno disuelto se realiza antes y después del periodo de incubación.

DQO (Demanda Química de Oxígeno): Representa la cantidad de oxígeno

consumido por las materias oxidables presentes en el agua residual y natural

(mg/l). El ensayo se realiza a grandes temperaturas, para determinar la cantidad

de materia orgánica en las aguas residuales, municipales e industriales, aún con

contenido de compuestos tóxicos. Hace uso de agentes químicos altamente

oxidantes en medios ácidos, tales como el dicromato potásico.

Cantidad de nitrógeno. El amoniaco, nitritos y nitratos, conforman el contenido

total de nitrógeno. El nitrógeno orgánico se determina al hervir la muestra

acuosa para eliminar el amoniaco, dando paso al proceso de digestión donde el

nitrógeno orgánico se convierte en amoniaco. El nitrógeno de nitrito y nitrato se

determina colorimétricamente.

pH: Es importante realizar este análisis, para determinar la acidez o alcalinidad

del agua, ya que una elevada concentración de pH en el agua residual presenta

dificultades de tratamiento con procesos biológicos

Toxicidad: Para este análisis se introducen organismos adecuados, en acuarios

con diferentes concentraciones del efluente a analizar. Los ensayos de toxicidad

de clasifican por su duración: corto, medio y a largo plazo; por el mecanismo de

adición de las soluciones: flujo en pistón, estático, etc.; y por su objetivo.

Bacterias y otros organismos: Generalmente se realiza un análisis de la

cantidad de organismos coliformes presentes en el agua, a través del método de

tubos de fermentación (Capitulo 2, sección 2.6.4.1).

4.2. Leyes relacionadas con la descarga y reuso de aguas residuales

El tratamiento de las aguas residuales, contribuye con el mejoramiento del

medio ambiente, por lo que en Guatemala se cuenta con aspectos legales que

respaldan la utilización de sistemas de tratamiento, dentro de los cuales se pueden

mencionar los siguientes acuerdos y leyes:


83

Decreto 68-86 - Ley de protección y mejoramiento del medio ambiente:

Establece que el Gobierno debe velar por el mantenimiento de la calidad del

agua, por lo que debe emitir los reglamentos pertinentes, determinando los casos

en los que se permita el vertido de aguas residuales a los cuerpos receptores,

contribuyendo así con el mejoramiento del medio ambiente (Cap II, Art. 15)

Acuerdo Gubernativo 60-89 - Reglamento de requisitos mínimos y sus

límites máximos permisibles de contaminación para la descarga de aguas

servidas: Da a conocer los límites permisibles que debe contener el agua

residual, en relación a DQO, DBO y sólidos sedimentables.

Tabla VI. Límites permisibles para aguas residuales CAUDALES MUESTRA S.S. (mg/l) DQO (mg/l) DBO (mg/l)

Mayores de

8m3/día

Tomadas al azar 1.0

Mezcla de 2 hrs. Max 1.0 500 250

Mezcla de 24 hrs. Max 1.0 450 200

Fuente: Acuerdo Gubernativo 60-89. Capítulo II, Artículo 7.

Acuerdo Gubernativo 236-2006 – Reglamento de las descargas y reuso de

aguas residuales y de la disposición de lodos: Establece los requisitos que

deben cumplir las aguas residuales para su descarga y reuso así como para la

disposición de Iodos. También se dan a conocer los mecanismos de evaluación,

control y seguimiento para promover la conservación y mejoramiento del recurso

hídrico, así como los parámetros de medición para aguas residuales, basados en

valores de pH, DBO5, DQO, color, grasas y aceites, sólidos totales, temperatura,

zinc, cobre, nitrógeno, fosforo, arsénico, cadmio, cianuro, cromo, mercurio, níquel,

plomo y coliformes. Dentro de este acuerdo se establece la reducción progresiva

de DBO, la cual se realizará en cuatro etapas, siendo la fecha máxima de

cumplimiento para cada una, el 2 de mayo de los años 2011, 2015, 2020 y 2024.

Además, en el Artículo 24 de dicho Acuerdo, se indica que para el 2 de mayo de

2015, todas las municipalidades del país deben contar un sistema de tratamiento

primario de las aguas residuales, en operación y la meta de cumplimiento al

finalizar las cuatro etapas, será de 3,000 kg/día de DBO, con un parámetro de

calidad menor o igual a 200 mg/lt de DBO.


84

Además, de las anteriores, existen otras leyes y reglamentos, que aunque no

están directamente relacionados con el tema de aguas residuales, lo contemplan:

Decreto 17-73 – Código Penal: Prohíbe contaminar, envenenar o adulterar

aguas de uso común, que provoque posteriores daños a la salud (Art. 302).

Decreto ley 109-83 – Ley de Hidrocarburos: Vela por el cuidado de lagos, ríos

y mares para que no se viertan hidrocarburos en estos cuerpos de agua (Art 41)

Decreto 33-96 – Reformas al Código Penal: Prohíbe contaminar las aguas con

sustancias o desechos tóxicos que provoquen daños a personas, bosques o

plantaciones (Art 347A y B).

Decreto 90-97 – Código de Salud: Prohíbe descargar aguas contaminadas sin

tratamiento y con productos agrícolas o industriales a los cuerpos de agua, y

prohíbe utilizarlas para cultivos de vegetales alimenticios (Art. 91 y 97).

4.3. Procesos de tratamiento de las aguas residuales

A diario realizamos actividades en las cuales es necesario el uso del agua,

misma que después de haber sido utilizada deja de sernos útil y es desechada,

debido al contenido de contaminantes que posee, por lo que es trasladada hacia los

drenajes y posteriormente a cuerpos de agua como los ríos. Por esta razón, es

importante darle un tratamiento a dichas aguas para disminuir o alterar sus

constituyentes dañinos, haciéndolas menos agresivas o peligrosas, para lo cual se

tienen tres tipos de operaciones unitarias20:

Operaciones Físicas: Procesos unitarios, generalmente de remoción de

partículas en suspensión, en las que predomina la acción de fuerzas físicas.

Operaciones Químicas: El tratamiento del agua se realiza con la adición de

productos químicos al agua, o por determinadas reacciones químicas.

Operaciones Biológicas: Los contaminantes se eliminan por la actividad

biológica de determinados microorganismos, en forma aerobia o anaerobia.

La clasificación de las etapas de tratamiento de las aguas residuales,

dependiendo del grado de procesamiento necesario, es la siguiente (ver Fig. 4.2):

20 Metcalf & Eddy, inc. Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento, vertido y reutilización. Vol I. Pag. 141-143


85

Tratamiento preliminar (remoción de sólidos de mayor tamaño)

Tratamiento primario (procesos físicos)

Tratamiento secundario (procesos biológicos y/o químicos)

Tratamiento terciario (procesos físicos, biológicos y químicos)

Desinfección y tratamiento y disposición de lodos

Figura 4.2. Esquema tradicional de los tratamientos de aguas residuales

Fuente: el autor

Las unidades de tratamiento se diseñan con el caudal máximo horario y para

elegir las unidades y procesos adecuados, se debe tomar en cuenta el caudal que

deben manejar, las características que presenta el agua residual así como el tipo de

residuos que contiene, el clima debido a que la temperatura afecta la reacción de los

procesos químicos y biológicos, el espacio con el que se cuenta así como los

recursos disponibles y el personal necesario para operar y mantener la planta de

tratamiento, tomando en cuenta las capacitaciones necesarias para dichas personas.

Los tipos de tecnología utilizada para realizar los procesos mostrados en la

figura 4.2, puede ser mecanizada o apropiada, sin embargo, y tomando en cuenta la

protección y cuidado de nuestro medio ambiente, es recomendable utilizar la

tecnología apropiada, denominada también como “tecnología limpia”.

TRATAMIENTODE LAS AGUASRESIDUALES

TRATAMIENTOPRIMARIO

TRATAMIENTOTERCIARIO

Tanques Imhoff

Sedimentadores

Fosas sépticas

TRATAMIENTOSECUNDARIO

PRETRATAMIENTO

Rejillas o cribas de barras

Desarenador

Simples

Primarios

Con microorganismos suspendidos

Con microorganismos fijos

Desengrasador

RAFA

Coagulación o floculación

Lodos activados

Zanjas de oxidación

Lagunas Aerobias

Lagunas Anaerobias

Lagunas Facultativas

Lagunas Aereadas

Filtro anaerobio

Reactor tubular de pelicula fija

Filtros percoladores (rociadores)

Biodiscos (filtros rotativos)

Remoción compuestos organicos

Remoción compuestos inorganicos

Remocion solidos suspendidos

Remoción de nutrientes

Remoción de microorganismos


86

4.4. Tratamiento preliminar

Consiste en el control de las aguas negras, desde su origen. Su objetivo es la

remoción de cantidades excesivas de grasas o aceites, así como de materiales

flotantes y de gran tamaño que pueden interferir con el tratamiento, provocando

problemas de operación y mantenimiento de las unidades. El pretratamiento de las

aguas residuales contempla la utilización de unidades tales como el canal de rejas, el

desarenador y la unidad de trampa de grasas.

4.4.1. Canal de rejas

Son servidores fijos, compuestos de barras paralelas, colocadas verticalmente

o inclinadas en dirección del flujo, con el fin de captar los desechos gruesos y

materiales flotantes presentes en el agua residual. Deben utilizarse en toda planta

de tratamiento de aguas residuales (PTAR).

Se clasifican, según su abertura, en gruesas, medias y finas. Las gruesas

poseen espacios entre barras, de 1½ a 4 plg ó más. Las rejas medias poseen

espacios entre ¾ a 1 ½ plg, y las finas, entre ½ a ¾ plg. Sin embargo, las más

utilizadas son las que poseen espacios entre barras de 1 plg.

Como en el caso de los canales de rejas para PTAP, deben poseer una

inclinación de 30 a 60°, para facilitar su limpieza manual. El material retenido

puede incinerarse, enterrarse o ser trasladado a un relleno sanitario. Por

mantenimiento, se debe considerar un by pass. La velocidad en el canal debe ser

como mínimo de 0.60 m/seg, mientras que a través de las rejas, debe estar entre

0.40 a 0.75 m/seg.

Figura 4.3. Canal de rejas

Fuente: PPT Curso “Lineamientos de Diseño”. ERIS


87

4.4.2. Desarenador

Son canales que tienen por objeto la retención de materiales sólidos orgánicos

e inorgánicos gruesos. Su uso es obligatorio en PTAR con sedimentadores y

digestores, pero es opcional para sistemas con lagunas de estabilización.

Para su diseño y construcción, se toman en cuenta los siguientes parámetros

además de los utilizados en desarenadores para PTAP (Cap. 3 sección 3.1.1):

El depósito de arena se diseña para una frecuencia de limpieza de una vez

por semana, como mínimo.

El periodo de retención (t) es de 1 minuto y la profundidad de retención de 1m.

Velocidad horizontal entre 0.24 m/seg y 0.30 m/seg

Profundidad de lodos de 0.60 m y un borde libre de 0.30 m

Relación largo-altura del agua (L/H) ≥ 25

Con estos datos puede calcularse el área de la unidad, tomando en cuenta:

𝑉 = 𝐿/𝑡

Despejando para la longitud: 𝐿 = 𝑉 ∗ 𝑡

Por otro lado: 𝑄 = 𝐴 ∗ 𝑉

Despejando para el área, tenemos: 𝐴 = 𝑄

𝑉 → 1.30 𝑚 (𝑎𝑛𝑐𝑕𝑜) =

𝑄

𝑉

De donde 1.30 m, es la suma de la profundidad de retención y el borde libre.

El ancho de la unidad depende del caudal que ingrese en la misma.

𝑎𝑛𝑐𝑕𝑜 = 𝑚3 𝑠𝑒𝑔

1.30 𝑚 ∗ 𝑚 𝑠𝑒𝑔

Figura 4.4. Desarenador



88

4.4.3. Desengrasador o trampa de grasas

Las grasas interfieren en el proceso de biodegradación y pueden

impermeabilizar cualquier pared, ya que son capaces de pasar las unidades de

tratamiento al igual que los líquidos, por lo que se deben colocar trampas de grasa.

Esta unidad consta de una cámara impermeable de tamaño reducido, de

forma rectangular y dividida en dos sub cámaras por medio de una cortina

intermedia en cuyo fondo cuenta con un espacio vacío para permitir el paso de las

aguas mientras que las natas de grasa quedan atrapadas en la superficie de la

primera sub cámara.

Deben diseñarse con una tapa liviana para realizar su limpieza y en lo posible

se debe ubicar en zonas sombreadas para mantener bajas temperaturas en su

interior. La relación largo/ancho de la unidad debe estar entre 1.8 y 1.0 y su

profundidad no debe ser menor a 0.80 m. Además debe poseer un espacio libre

entre el nivel del liquido y la parte inferior de la tapa no menor de 0.30 m.

El ingreso a la trampa de grasa se hará por medio de un codo de 90˚, mientras

que la salida, por medio de una tee. El diámetro mínimo de la tubería de entrada y

salida debe ser de 75 mm, además, la diferencia de nivel entre la tubería de ingreso

y de salida no debe ser menor a 0.05 m.

Figura 4.5. Unidad de trampa de grasas

Fuente: www.bibliocad.com

0.15 0.60 0.15

0,2

50.0

6

1.20

0.3

00.302.00

0.30

0.70

0.3

0

com

o m

ínim

o

DE INSTALACIÓNINTERNA

A REDCOLECTORA

TRAMPA DE GRASA


89

4.5. Tratamiento primario

Constituye el primero y a veces, el único tratamiento de las aguas negras,

cuyo fin es eliminar los sólidos flotantes y en suspensión, tanto finos como gruesos, a

través de procesos físicos. Si la planta provee solamente un tratamiento primario, se

considera que el afluente ha sido tratado parcialmente.

Dentro de las unidades de tratamiento de aguas residuales están:

4.5.1. Fosa séptica

Es considerada como la más útil y satisfactoria de las unidades hidráulicas de

evacuación de excretas y otros residuos líquidos, procedentes de viviendas

individuales, pequeños grupos de casas o instalaciones situadas en zonas rurales

donde no hay sistema de alcantarillado, consistente en un tanque sellado con un

volumen mínimo de 3.0 m3, donde ingresan las aguas residuales, los sólidos se

depositan, las natas y aceites flotan y únicamente salen los líquidos. Esta unidad

combina los procesos de sedimentación y digestión de lodos en forma anaerobia.

Si su volumen es mayor de 5.0 m3, debe dividirse en dos cámaras.

Se diseña para un caudal de hora máxima afectado con un factor de retorno,

regularmente del 85% y un tiempo de retención hidráulica de 16 a 36 hrs

(recomendable 24 hrs); debe construirse a una distancia mínima de 2.0 m de la

vivienda a la cual servirá, ya que en su interior se genera gas metano, razón por la

que se debe dejar una chimenea (tubería de ½ pulgada con su abertura sesgada).

Para determinar las dimensiones de una fosa séptica rectangular, se emplean

algunos criterios como los siguientes (Fig. 4.6):

Espacio libre de 0.30 m, como mínimo entre el nivel de las natas y la cubierta.

El ancho del tanque será de por lo menos 0.60 m (espacio mínimo en que puede

trabajar una persona durante su construcción y operaciones de limpieza).

La relación largo/ancho deberá ser como mínimo de 2:1 (Longitud = 2base) y la

profundidad neta no deberá ser menor a 0.75 m


90

El diámetro mínimo de las tuberías de entrada y salida será de 4”, y el nivel de la

tubería de salida debe situarse a 0.10 m por debajo de la tubería de entrada.

Los dispositivos de entrada y salida pueden ser Tees o pantallas, las cuales

deben colocarse a una distancia de las paredes del tanque, entre 0.20 y 0.30 m.

La fosa séptica debe contar con registros de inspección de 0.15 m de diámetro.

Figura 4.6. Fosa séptica

Fuente: el autor

Para realizar la limpieza de esta unidad, debe dejarse en ventilación durante

dos horas como mínimo, antes de bajar por ella. Al tiempo transcurrido desde que

inicia la operación de la fosa séptica, hasta llegar al proceso de biodigestión, se le

conoce como “Tiempo de maduración”.

Las unidades de la fosa séptica son: Trampa de grasa, tanque séptico, caja de

distribución, campo de oxidación o infiltración y el pozo de absorción.

4.5.2. Tanque imhoff

Su objetivo es remover los sólidos suspendidos. Está compuesto por tres

cámaras donde se realizan los procesos de sedimentación y digestión: cámara de

sedimentación, cámara de digestión de lodos y área de ventilación y acumulación

de natas (Fig. 4.7).

Esta unidad ofrece ventajas para el tratamiento de las aguas residuales

domésticas en comunidades menores de 5,000 habitantes, por integrar la

Salida

Ø = ½” min

Entrada

Volumen

Ø tub + 0.30 m

1.80 m

Ø tub + 0.20 m Ø tub + 0.20 m

Longitud


91

sedimentación y la digestión de lodos, procesos que se facilitan en climas cálidos.

Dentro de los criterios de diseño del tanque, se pueden mencionar (Fig. 4.7)21:

1. Cámara de sedimentación. Periodo de retención de 1.5 a 2.5 horas.

2. Pendiente de los lados respecto a la horizontal tendrá de 50° a 60°.

3. Ancho de ranuras de 6 a 8 plg. En la arista central se deja una abertura de 15-

20 cm, para dar paso a los sólidos; uno de los lados se prolonga en forma

horizontal, de 15–20 cm, impidiendo el paso de gases hacia el sedimentador.

4. Capacidad de almacenamiento de lodos entre 3–5 pie3 por habitante servido.

Los lodos no deben pasar de una altura de 0.50 m.

5. Nivel máximo de lodos: 18” debajo de las ranuras

6. Cámara de natas y ventilación. Del 20 al 30% del área superficial total. Debe

contar con un espacio libre de 1.0 m como mínimo.

7. Borde libre: 0.30 m

8. Profundidades entre 25 – 30 pies

Figura 4.7. Tanque Imhoff

Fuente: el autor

En el proceso, las aguas residuales fluyen a través de la cámara de

sedimentación, donde se remueve gran parte de los sólidos que resbalan por las

21 Guía para el diseño de tanques sépticos, tanques imhoff y lagunas de estabilización. CEPIS-OPS. Pág. 15-18

0.15 – 0.20

m 2

4

6

7

3

5

Sistema de

extracción de lodos

8

A patio de

lodos

Tolva de

almacenamiento de

lodos (cámara de

digestión)

Cámaras de

sedimentación

H2O clarificada

Tubo PVC 6” a 8”

1

15° a 30°


92

paredes inclinadas del fondo de dicha cámara, pasando a la cámara de digestión a

través de una ranura con traslape, que evita que los gases asciendan y alteren el

proceso de sedimentación. Los lodos acumulados en el digestor se extraen

periódicamente y se conducen a lechos de secado y luego se retiran y se dispone

de ellos enterrándolos o siendo utilizados para mejorar los suelos.

Una de las desventajas que presenta esta unidad, es la producción de olores

desagradables, por lo que se debe instalar en un lugar alejado de la población, sin

embargo, requieren poco terreno en comparación con las lagunas de estabilización.

4.5.3. Sedimentadores

La función de esta unidad es separar las partículas por acción de la gravedad

a fin de obtener un efluente clarificado o para producir un fango concentrado que

facilite su tratamiento. Los sedimentadores son las unidades de tratamiento físico

más utilizadas y pueden consistir en tanques circulares o rectangulares (Fig 4.8).

Figura 4.8. Unidades de sedimentación para PTAR

SEDIMENTADOR CIRCULAR

SEDIMENTADOR RECTANGULAR

Fuente: www.u-cursos.cl/ingenieria/2006/2/CI51D/1/material_docente/ curso “Tratamiento de aguas residuales”. Jorge Castillo González.

Según su ubicación, puede ser: primario o secundario. Los primarios se

ubican antes de una unidad filtrante y sedimentan partículas finas (minerales y

orgánicos), que han pasado del desarenador, con el fin de reducir la carga afluente


93

a las unidades de tratamiento biológico y generalmente poseen raspadores

operados mecánicamente para conducir el lodo sedimentado hacia otra tolva que

hace uso de una bomba para llevar los lodos a las próximas etapas del tratamiento;

los secundarios se colocan después del filtro y sedimentan el producto sólido del

tratamiento biológico.

Además, dependiendo del proceso realizado dentro del tanque sedimentador,

puede clasificarse en cuatro tipos principales:

Tabla VII. Clasificación de los sedimentadores según su proceso TIPO DE

SEDIMENTACION ESTADO DE LAS

PARTICULAS PROCESO APLICACIÓN

DISCRETA

Partículas en suspensión con bajas concentraciones de sólidos.

Las partículas sedimentan como entes individuales, sin ninguna clase de interacción entre ellas.

Desarenadores y tanques de decantación primaria.

FLOCULENTA

Partículas pequeñas, diluidas y en suspensión. Concentraciones de sólidos no excesivas.

Las partículas floculan, forman partículas con mayor masa para sedimentarse a mayores velocidades.

Tanques de sedimentación primaria/química. Zona superior de decantadores secundarios.

RETARDADA O ZONAL

Partículas con concentración intermedia.

Las partículas interactúan entre sí, evitando la sedimentación de las partículas vecinas. Permanecen en posiciones relativamente fijas y luego se sedimentan como una unidad.

Tanques de sedimentación secundaria y de precipitación química.

POR COMPRESIÓN

Partículas concentradas.

Se forma una estructura; las partículas sedimentan por acción de la compresión provocada por el peso de las partículas que se agregan constantemente a la estructura

Tanques de tratamiento primario (en menor grado) y secundario.

Fuente: Tomado del libro de Metcalf & Eddy, inc. Ingeniería de aguas residuales. Volumen I.

Esta unidad, posee grandes dimensiones para que los sólidos puedan

depositarse, mientras que el material flotante (grasas y plásticos) se eleva para

luego desnatarse. Cuenta con cinco partes principales que son:

Dispositivo de entrada: pantalla difusora.

Tolva de sedimentación

Tolva de acumulación de lodos

Dispositivo de retiro de lodos

Dispositivo de salida: pantalla de retención de material flotante


94

4.5.4. Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente (RAFA)

Unidad constituida por tres partes principales: digestor, sedimentador y

cámara de gas. El efluente se introduce a través de un sistema de distribución

ubicado en el fondo, fluye en forma ascendente atravesando la zona de manto de

lodos. En la parte superior sale el efluente clarificado, donde hay una zona de

separación de fase líquida y gaseosa.

Figura 4.9. Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente

Fuente: www.fing.edu.uy/imfia/ambiental/reactores_anaerobios.ppt

Esta unidad elimina el proceso de sedimentación, pero el pretratamiento debe

consistir en rejas y desarenador; es utilizada para aguas residuales con desechos

de alta concentración, aunque no remueve bacterias y parásitos.

El manejo y control especializado de la unidad, resulta necesario, ya que es

sensible a los cambios bruscos de temperatura y es necesario un tratamiento

posterior de las aguas, porque el nitrógeno orgánico es transformado en amoniaco.

Además, la estructura suele deteriorarse por efecto de la corrosión.

4.6. Tratamiento secundario

Este tratamiento aplica métodos biológicos al afluente del tratamiento primario,

con el fin de eliminar los sólidos en suspensión y la materia orgánica biodegradable

que todavía se encuentra presente en el agua residual, aprovechando la acción de

microorganismos, aplicando para ello procesos aerobios, anaerobios y facultativos.

Los procesos aerobios son aquellos que se dan en presencia de oxígeno y se

CAPA DE LODO

efluente

MANTO DE LODO

afluente

gas

efluente

afluente

gas

Capa de lodo

Manto de lodo

Deflector de gases

Separador


95

basan en procesos de lodos activados continuamente reciclados; los procesos

anaerobios se realizan en ausencia de oxígeno y se produce metano y anhídrido

carbónico para estabilizar los lodos. En los procesos facultativos, los organismos

son indiferentes a la presencia o ausencia de oxígeno disuelto.

Los procesos anaerobios son adecuados para tratar aguas residuales con

altas concentraciones, pero presentan la desventaja de ser lentos por lo que

requieren de grandes unidades y tiempos de retención largos; además pueden

provocar la formación de ácido sulfhídrico, el cual es muy corrosivo y tóxico.

Regularmente, los métodos utilizados para el tratamiento secundario del agua

residual, se dividen en tratamiento con microorganismos fijos y en suspensión.

4.6.1. Métodos de tratamiento secundario con microorganismos fijos

En estos métodos, los microorganismos responsables del proceso de

tratamiento biológico, están fijados a un medio inerte el cual debe ser diseñado

especialmente. Dentro de los métodos anaerobios utilizados se tiene:

4.6.1.1. Filtro Anaerobio

Consiste en un reactor de flujo ascendente, formado por una columna rellena

con medios sólidos para tratar la materia orgánica carbonosa presente en el agua

residual. El agua fluye hacia arriba para entrar en contacto con el medio filtrante, y

en la parte superior de la unidad, cuenta con un sistema de separación de gases.

Este elemento se utiliza para tratar aguas con baja concentración de residuos,

a una temperatura ambiente. El mayor problema que presenta, es la distribución

de flujo y el eventual taponamiento por causa del desarrollo de biomasa.

4.6.1.2. Reactor tubular de película fija

Se utiliza con el fin de evitar la acumulación de lodos en el reactor y por ende,

su taponamiento. Este reactor puede ser de flujo ascendente o descendente, sin

embargo, se recomienda que sea de flujo ascendente para separar el gas.


96

El soporte de esta unidad puede consistir en tubos o placas paralelas,

dispuestas de manera que se formen canales verticales.

4.6.1.3. Filtros percoladores

También conocidos como filtros por goteo o rociadores. Consiste en una

unidad circular (Fig. 4.10), con un lecho de medio permeable al que se adhieren

los microorganismos encargados de degradar la materia orgánica luego de ser

absorbida; esta unidad percola el agua residual. Cuando los microorganismos

crecen, aumenta el espesor de la película biológica por lo que el oxígeno se

consume antes de penetrar en ella, presentando un ambiente anaerobio cerca de

su superficie; debido al grosor, la película se desprende del soporte y se separa

del efluente en el sedimentador secundario.

Figura 4.10. Filtro percolador (rociador)


El tratamiento previo requerido para la aplicación del método de filtros

percoladores, hace uso de rejas, desarenador y sedimentador primario, mientras

que el tratamiento posterior debe contar con un sedimentador secundario que

separa la biomasa en exceso producida por el filtro percolador.


97

Regularmente utiliza piedras o materiales plásticos de relleno, como medio de

contacto. Si se usan piedras pequeñas, deben tener una granulometría entre 25 y

75 mm, mientras que para piedras grandes, estará entre 10 y 12 cm y su

profundidad está entre 0.9 y 2.5 m; los de materiales plásticos de relleno son más

profundos (4 a 12m) y poseen formas diversas.

Se debe diseñar un sistema de ventilación para que el aire circule libremente a

través del lecho filtrante y el sistema de drenaje que recolecta el líquido, por lo que

debe poseer una pendiente entre 1 y 2% en el fondo. El agua tratada y los sólidos

biológicos separados del medio, se conducen por un drenaje inferior, hacia una

unidad de sedimentación.

4.6.1.4. Sedimentadores secundarios

Estas unidades se diseñan para el caudal máximo horario; pueden ser

rectangulares con varias tolvas y circulares o cuadrados con una sola tolva.

Cuando se tienen sedimentadores pequeños, no deben poseer equipo mecánico y

la inclinación de la tolva de lodos debe ser de 60°. Si por el contrario, se cuenta

con un sedimentador de mayor tamaño, contarán con el equipo mecánico

necesario para evacuar los lodos hacia una unidad de tratamiento de los mismos.

Los sedimentadores secundarios rectangulares deben poseer una relación

largo/ancho igual o menor a 4, y una relación ancho/profundidad entre 1 y 2. Para

sedimentadores circulares, el diámetro de la zona de entrada en el centro del

tanque, debe ser aproximadamente 15 a 20% del diámetro del sedimentador.

Figura 4.11. Sedimentador secundario



98

4.6.1.5. Biodiscos

Estas unidades hacen uso de una serie de discos de plástico corrugado y

otros materiales, montados sobre una flecha horizontal que gira, a los cuales se

adhieren y desarrollan los microorganismos presentes en el agua residual, hasta

cubrir dicha superficie con una película microbiana. Los discos se sumergen de tal

forma que sólo 40% del área esté bajo el agua.

Figura 4.12. Biodiscos

Fuente: www.egevasa.es/portal/web/Tecnologia/

La película biológica tiene contacto alterno con el agua residual y con el

oxígeno atmosférico, permitiendo la oxigenación del agua y los microorganismos

así como la renovación constante de la capa líquida que arrastran los discos.

Cuando la capa biológica presenta un exceso de microorganismos, se

desprende de los discos, gracias a los esfuerzos cortantes provocados por la

rotación que experimentan los mismos al pasar por el agua. Dichos

microorganismos permanecen en suspensión en el líquido y salen del reactor con

el agua tratada para pasar al sedimentador secundario, donde son separados.

4.6.2. Métodos de tratamiento con microorganismos en suspensión

En estos procesos, los microorganismos se mantienen en suspensión dentro

del líquido. Dentro de los métodos aerobios utilizados se tiene:

4.6.2.1. Fangos o lodos activados

El lodo activado es una película biológica que se produce en las aguas

residuales debido al crecimiento de zoogleas u otros organismos en presencia de

oxigeno, el cual se acumula en concentración suficiente debido a la recirculación


99

de otros flóculos formados anteriormente.

Las aguas residuales se introducen en un reactor que mantiene un cultivo

bacteriano aerobio en suspensión donde se produce la transformación de

nutrientes en tejido celular y diversos gases. La demanda de oxigeno en el reactor,

se realiza por medio de difusores o aireadores mecánicos que producen una

mezcla homogénea de aguas residuales y microorganismos. Luego, el cultivo se

conduce a un tanque de sedimentación donde las células se separan del agua

tratada y en el fondo se obtienen los fangos, de los cuales una parte recircula en el

reactor para mantener la masa biológica deseada y la otra parte sale del sistema.

Figura 4.13. Esquema simplificado de un proceso de lodos activados

Fuente: El autor, tomando como referencia: www.edeca.una.ac.cr/files/Calvo.pdf

Para diseñar el proceso se debe considerar el tipo de reactor, los criterios de

carga, producción del fango, necesidad y transferencia de oxígeno y nutrientes, y

las características particulares del efluente.

Para elegir el reactor que mejor se ajuste a las necesidades de tratamiento del

agua residual, se debe tomar en cuenta lo siguiente:

Cinética de las reacciones que gobiernan el proceso

Necesidad de transferencia de oxígeno

Naturaleza del agua residual

Condiciones ambientales locales, tomando en cuenta que la más influyente es

la temperatura, ya que sus cambios modifican la velocidad de reacción de los

procesos biológicos y químicos.

Costo total del proceso (inversión inicial+costos de operación+ mantenimiento)

Reactor Biológico

Anaerobio

(Tanque de

aireación)

Sedimentador

final

Agua del tratamiento

primario

50% REMOCIÓN 95% REMOCIÓN

AIRE (O2) RECIRCULACIÓN

INTERNA DE LODOS

45% MANEJO Y

DISPOSICIÓN DE

LODOS

PURGA DE LODOS

CO2 + H2O

50%


100

Los reactores pueden contar con un sistema de recirculación y régimen

hidráulico del tipo de flujo en pistón, donde las partículas que entran a la unidad

permanecen en su interior durante el mismo periodo de tiempo, pasando algunas

partículas en más de una ocasión, por el reactor. Sin embargo, el proceso es más

eficiente al contar con reactores en serie.

4.6.2.2. Zanjas de oxidación

Consisten en zanjas ovaladas y cerradas con sección transversal trapezoidal,

las cuales operan con equipo mecánico, rotores o cepillos para darle movimiento

al agua, manteniendo mezclados los sólidos en suspensión y a la vez aumentar el

oxigeno necesario para mantener las condiciones básicas anaerobias.

El procedimiento realizado en éstas, es similar al de lodos activados con una

variante del proceso anaerobio y manejan un tirante de agua entre 1.0 y 1.8m, con

un tiempo de retención hidráulico entre 16 y 24 horas y una retención de lodos

mayor a 30 días. Presenta la ventaja de bajos costos de inversión, operación y

mantenimiento, además no produce olores desagradables o contaminación.

4.6.2.3. Lagunas de estabilización

Son tanques excavados en el terreno que contienen una masa de agua poco

profunda y dentro de los cuales se realiza un proceso biológico de tratamiento.

Son comúnmente utilizadas en comunidades pequeñas debido a su bajo costo

de construcción y operación y, aunque requieren de extensas áreas para su

construcción, resultan ser la alternativa más apropiada para tratar las aguas

municipales, ya que trabajan con un mínimo de operación y mantenimiento, a la

vez que remueven una gran cantidad de agentes patógenos, gracias a los

periodos largos de retención hidráulica que manejan.

Según sus características, procedimiento utilizado y carga orgánica a tratar, se

dividen en:


101

Lagunas aerobias

Se utiliza para el tratamiento secundario del agua residual en presencia de

oxígeno. Su principal desventaja es la cantidad de terreno requerido para su

construcción. Hace uso de algas y bacterias en suspensión, para realizar el

proceso de tratamiento. Las algas producen el oxígeno que posteriormente

penetra en el líquido por acción de difusión atmosférica (proceso de

fotosíntesis), y es utilizado por las bacterias para degradar la materia orgánica.

Existen dos tipos de lagunas aerobias, en relación a su función. La primera

busca maximizar la producción de algas, por lo que su profundidad oscila

entre 15 y 50 cm. La segunda, con profundidades hasta de 1.5 m, busca la

maximización de la producción de oxígeno.

Lagunas anaerobias.

Deben su nombre al proceso realizado en ausencia de oxígeno. Generalmente

se utilizan como una primera depuración del efluente. Presentan la ventaja de

minimizar el área requerida de total de lagunas y reduce la carga orgánica alta

y compuestos tóxicos presentes en el agua residual.

Requieren de personal especializado y de tiempo completo para su manejo,

aunque su limpieza se realiza cada 2 a 6 años. También es necesario el

manejo y disposición final de lodos y se presenta el riesgo de olores, por lo

que se recomienda su construcción a unos 500 m de las zonas habitadas.

La altura de la lámina de agua debe estar entre 2.5 y 5.0 m, mientras que el

periodo de retención debe ser de 1 a 5 días. Son muy profundas debido a la

necesidad que presentan de mantener las condiciones anaerobias en toda su

profundidad, con excepción de una pequeña franja cercana a la superficie.

Lagunas facultativas

El proceso realizado en estas lagunas combina bacterias aerobias, anaerobias

y facultativas. Poseen una altura de la lámina de agua entre 1.5 a 3.0 m con


102

periodo de retención de 5 a 10 días. Estas lagunas son las más utilizadas

debido a su flexibilidad y porque requieren menos terreno que las aerobias y

no producen malos olores como las anaerobias.

Se divide en tres zonas: inferior, intermedia y superior. En la inferior se

produce la digestión anaerobia de lodos mientras que en la zona intermedia se

realiza el proceso de descomposición de los residuos orgánicos mediante

bacterias facultativas. El agua residual ingresa por la parte inferior del tanque,

a una altura que evita la agitación de los lodos sedimentados, luego el efluente

es recogido en la parte superior del mismo, donde se realiza un proceso

aerobio por medio de algas o aireadores que producen el oxígeno necesario.

Los sólidos de gran tamaño se sedimentan formando una capa de fango

anaerobio, mientras que los materiales orgánicos y coloidales se

descomponen por medio de las bacterias aerobias y facultativas.

Lagunas aireadas

También conocidas como estanques aireados. El proceso realizado en ellas

es el mismo que el de lodos activados con aireación prolongada, pero

utilizando como reactor un depósito excavado en el terreno, donde el agua

residual es tratada como un flujo continuo sin o con recirculación de sólidos y

el oxígeno es suministrado por aireadores superficiales y la totalidad de los

sólidos se mantiene en suspensión. La altura de la lámina de agua debe estar

entre 3.0 a 5.0 m, con un periodo de retención de 2 a 7 días y deben diseñarse

de acuerdo a la temperatura del mes más frio del lugar.

4.7. Tratamiento terciario

También conocido como tratamiento avanzado. Por medio de éste se logra

alcanzar una calidad físicoquímica-biológica adecuada del agua residual, para el uso

al que se destina la misma, sin correr ningún riesgo de contaminación. Elimina un

alto porcentaje de materias en suspensión, coloidales y orgánicas presentes en el

agua después del tratamiento secundario convencional; la eficiencia del tratamiento


103

depende de los alcances y calidad del diseño así como de la operación de la planta y

del tipo de concentración de las aguas negras.

No es común realizar este tratamiento, en el caso de aguas municipales, sin

embargo, debe llevarse a cabo cuando sea necesaria su reutilización en algunos

procesos industriales, o para la protección de acuíferos.

4.7.1. Remoción de sólidos en suspendidos

Para eliminar los sólidos suspendidos que no pudieron removerse en los

tratamientos primario y secundario, se puede hacer uso de procesos como

microtamizado y filtración.

Los microtamices realizan un proceso de filtración superficial por lo que se

construyen sobre tambores rotativos y los tejidos filtrantes que se colocan alrededor

del tambor tienen aberturas entre 23 y 35 micras. El agua residual ingresa por el

extremo abierto del tambor y fluye hasta salir a través del tejido filtrante. Los sólidos

retenidos se remueven por medio de un lavado con inyectores de agua a presión.

La filtración, en cambio, se realiza antes de aplicar el agua a los cultivos o de

utilizarse para fines de irrigación, piscinas u otras actividades recreativas donde los

usuarios tengan contacto con dichas aguas. Se utilizan materiales como arena y

antracita como medio granular filtrante.

Los filtros se pueden clasificar por su funcionamiento (semicontinuos y

continuos), por la profundidad del lecho filtrante (convencional, de lecho poco

profundo y de lecho profundo), por el tipo de medio empleado (de medio único, de

medio doble y de medio múltiple), según el sistema de funcionamiento (de flujo

ascendente o descendente) y en función del método empleado para la

manipulación de los sólidos (de almacenamiento interno o en superficie).22

22 Metcalf & Eddy, inc. Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento, vertido y reutilización. Vol II. Pag. 763


104

4.7.2. Remoción de compuestos orgánicos

La adsorción con carbón activado es el proceso utilizado para eliminar la

materia orgánica residual que ha pasado el tratamiento biológico. Regularmente se

utiliza una columna de tratamiento, como medio de contacto entre el agua residual y

el carbón activado granular.

El agua se introduce por bombeo en la parte superior y se extrae por la parte

inferior, por medio de un sistema de drenaje. El agua pasa constantemente a través

de la columna, produciendo una acumulación de sustancias en el filtro, por lo cual

necesita ser sustituido periódicamente.

El proceso se divide en tres etapas. La primera, macrotransporte, consiste en

el movimiento del material orgánico a través del sistema de macroporos (>50nm)

del carbón activo; en la fase de microtransporte, el material orgánico se mueve a

través del sistema del microporos (<2nm) del carbón activo; y en la fase de

absorción, se produce la adhesión física del material orgánico en la superficie del

carbón activo (en mesoporos= 2-50nm y microporos).

4.7.3. Remoción de compuestos inorgánicos

Regularmente se utilizan los procesos de ultrafiltración y la osmosis inversa,

para eliminar compuestos inorgánicos presentes en aguas residuales domesticas

tratadas previamente, o aguas residuales industriales con o sin tratamiento previo,

sin embargo, tiene mayor aplicación la precipitación química.

4.7.3.1. Osmosis inversa

Este proceso involucra un fenómeno físico-químico basado en la búsqueda del

equilibrio, que elimina los iones disueltos y materia orgánica disuelta en el agua

residual, para luego ser reutilizada.23

La osmosis inversa consiste en separar el agua de las sales disueltas,

23 Ramón Sans F/Joan de Pablo R. Ingeniería Ambiental, Contaminación y Tratamientos. Pág. 115


105

haciéndola filtrar por una membrana semipermeable a una presión mayor que la

osmótica, de tal forma que los fluidos se presionan a través de la membrana,

mientras que las sales y sólidos disueltos quedan atrás, logrando así su

separación del agua.

La desventaja de este proceso es su alto costo, además de requerir que el

agua a tratar no contenga sólidos en suspensión ni hierro o manganeso. También

es necesario que su pH esté entre 4 y 7.5.24

4.7.3.2. Ultrafiltración

Con este proceso se persigue la reutilización del agua y a la vez se logra la

recuperación de algunos productos utilizados en los procesos industriales.

El proceso consiste en hacer circular el agua a presión, a través de una

membrana capaz de filtrar las moléculas de agua de manera que al final del

proceso se consiga un agua con moléculas iguales a las del agua y por aparte, un

concentrado de las sustancias contaminantes con moléculas mayores al agua.25

4.7.3.3. Precipitación química

Consiste en añadir al agua residual, determinados productos químicos para

que el estado físico de los sólidos disueltos y en suspensión se alteren a fin de

producir posteriormente, su sedimentación.

Este procedimiento presenta algunas desventajas como la excesiva cantidad

de fangos producidos, en comparación con métodos biológicos; y el aumento de la

concentración de componentes químicos, debido a los reactivos utilizados, lo cual

interfiere con la reutilización de las aguas.

Dentro de los reactivos utilizados para este proceso se encuentra el sulfato de

aluminio hidratado, el sulfato ferroso hidratado, el cloruro y el sulfato.

24 Ibid. 25 Ibid. Pág. 116


106

4.7.4. Remoción de nutrientes

Las aguas residuales tratadas contienen en ocasiones algunos nutrientes, de

los cuales se les da mayor importancia al fósforo y al nitrógeno, ya que la presencia

excesiva de éstos acelera la eutrofización de las aguas, evitando que las mismas

puedan ser utilizadas en los fines para los cuales ha sido tratada.

Además, el nitrógeno puede reducir la concentración de oxígeno disuelto

presente en el agua, provocar la toxicidad de la vida acuática e incluso, evitar la

efectividad de la desinfección con cloro, lo cual puede ser peligroso para la salud

pública. Regularmente, el nitrógeno se presenta como amoniaco, nitritos, nitratos o

nitrógeno orgánico (urea y aminoácidos). Durante el tratamiento biológico, la mayor

parte de nitrógeno orgánico se transforma en amoniaco y otras formas orgánicas.26

La remoción de nitrógeno puede realizarse por medio de los procesos de

nitrificación y desnitrificación, mientras que el fósforo puede eliminarse por procesos

como la ultrafiltración, osmosis inversa y lodos activados, así como por precipitación

química, en cuyo caso debe seguirle un proceso de sedimentación y los reactivos

utilizados podrán consistir en cal, sulfato de alumina y cloruro o sulfato férrico.27

4.7.4.1. Nitrificación biológica

Este proceso consiste en la transformación de los compuestos amoniacales de

nitrógeno en nitratos, con el fin de que el efluente cumpla con los límites de vertido

a las aguas receptoras, reduciendo la toxicidad del amoniaco.

En el proceso, se hace uso del dióxido de carbono para la síntesis de nuevas

células. Dicho proceso se realiza en dos etapas; en la primera se transforma el

amoniaco en nitrito y en la segunda, se transforma el nitrito en nitrato.

Para llevar a cabo dicho proceso, se puede hacer uso de reactores de película

fija (filtros percoladores y/o biodiscos) o en suspensión.

26 Metcalf & Eddy, inc. Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento, vertido y reutilización. Vol II. Pag. 785 27 Ramon Sans F./Joan de Pablo Rivas. Ingeniería Ambiental, Contaminación y Tratamientos. Pag. 105


107

4.7.4.2. Nitrificación-desnitrificación

Es una modificación del proceso convencional de lodos activados, dividido en

dos fases: nitrificación y desnitrificación del agua tratada.

La fase de nitrificación es la misma que fue explicada anteriormente, mientras

que la segunda fase, desnitrificación, consiste en un proceso anaerobio, donde los

nitritos y nitratos son transformados en nitrógeno gas y óxido de nitrógeno, en

presencia de microorganismos facultativos desnitrificantes. Dicho proceso se

realiza en un clarificador secundario, donde los lodos son retenidos de 2 a 3 días.

Fig. 4.14 Diagrama del proceso de nitrificación-desnitrificación

Fuente: www.andi.org.co/seccionales/medellin/comite_ambiental/PresentacionANDI2009.pptx

4.7.5. Humedales

También conocidos como Wetlands, son una alternativa natural para el

tratamiento del agua residual, ya que hacen uso de árboles y/o arbustos, así como

organismos facultativos. Requieren de un tratamiento primario normal previo y para

su construcción, debe elegirse un lugar en el cual es subsuelo posea cierta

impermeabilidad, evitando infiltraciones hacia las capas más profundas del suelo.

Los humedales artificiales se asemejan a las ciénagas, por las especies

herbáceas que utilizan. Se construyen con la forma de un lecho o zanja,

conteniendo un medio apropiado (grava, arena pómez). Se dividen en dos grupos:

Humedales de flujo superficial (FWS). El agua fluye sobre el sedimento y entre

las partes de las plantas que están por encima del suelo.

Humedales de flujo subsuperficial ó con lecho sumergido (SFS). Conducen el

Purga de lodo primario

Af

Clarificador primario Aire

Tanque nitrificación

Retorno lodo

Clarificador nitrificación

Metanol

Mezclador

Aire

Clarificador secundario

Ef

Retorno de lodo

Tanque desnitrificación

Purga Purga de lodos


108

agua a través del lecho del sistema para que entre en contacto con las raíces.

También se clasifican de acuerdo a las características de las plantas que

poseen, teniendo así humedales de plantas flotantes, de plantas sumergidas y de

plantas emergentes. En relación a esto, es recomendable utilizar plantas propias

de los alrededores del lugar en el cual se ubica el humedal.

Los procesos que intervienen en los humedales, son la sedimentación,

filtración, transferencia de gases, adsorción, intercambio iónico, precipitación y

oxidación química, reducción química, nitrificación y desnitrificación, la fotosíntesis,

fotooxidación, y asimilación por parte de las plantas. La acción de la luz, los

microorganismos y la vegetación actúan conjuntamente para eliminar los agentes

patógenos y descomponer la materia orgánica y otras sustancias contaminantes.

Las plantas proveen oxígeno y aumentan el área superficial para el

crecimiento biológico; las raíces también liberan sustancias orgánicas a medida que

se degradan, lo cual sostiene la desnitrificación. Las plantas emergentes estabilizan

el sustrato y canalizan el flujo de agua, dando lugar a velocidades de agua bajas,

altos tiempos de retención hidráulica y permiten que los materiales suspendidos se

depositen.

Fig. 4.15 Humedales

Fuente: www.deguate.com/artman/publish/ecologia_humedales y www.madrimasd.org

Para diseñar humedales, es importante tomar en cuenta las características del

lugar, la capacidad de filtración del suelo así como su compactación y estabilidad,

también se debe contar con información topográfica ya que es recomendable

construir humedales que funcionen con sistemas por gravedad.


109

4.8. Desinfección

Consiste en la destrucción selectiva de los organismos presentes en el agua,

causantes de enfermedades, ya que algunos organismos no son destruidos durante

los procesos usuales de tratamiento o solamente son esterilizados.

Dentro de los métodos empleados para llevar a cabo la desinfección de las

aguas están: los agentes químicos, agentes físicos, medios mecánicos y la radiación.

Para realizar la desinfección por medios físicos, se tiene la filtración, ebullición

y rayos ultravioleta. El agua a temperatura de ebullición destruye las principales

bacterias causantes de enfermedades.

Los agentes químicos más utilizados para desinfectar el agua residual tratada,

incluye el cloro y sus compuestos, el bromo, el yodo y el ozono.

La radiación también es utilizada para realizar la desinfección del agua

residual tratada. Este proceso de desinfección incluye la radiación electromagnética,

la acústica y la radiación de partículas. Debido a su poder de penetración, se han

utilizado los rayos gamma, para la desinfección de agua potable como residual.

4.8.1. Desinfección con cloro

El cloro y sus derivados, son los compuestos químicos más utilizados para la

desinfección del agua, debido a su bajo costo, accesibilidad, fácil manejo y

aplicabilidad. Dentro de los beneficios que se pueden obtener mediante la

aplicación de cloro para la desinfección del agua residual, se puede mencionar:28:

Existe una eliminación de olor y sabor

Ayuda a evitar la formación de algas

Decoloración

Ayuda a la oxidación de la materia orgánica

28 José Rodrigo Galvez. Diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales sector cuatro caminos y diseño del mercado de la Aldea El Pajón, municipio de Santa Catarina Pinula, departamento de Guatemala. Trabajo de graduación Ing. Civil. 2007, Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería. Pág. 28


110

Contribuye con la eliminación de sales de hierro y manganeso

Favorece el decaimiento y mortandad de microorganismos

Ayuda a mejorar la eficiencia de la sedimentación primaria

Ayuda a eliminar las espumas en los sedimentadores

En plantas de tratamiento donde se manejan grandes volúmenes de agua, es

usual utilizar cloro gaseoso o hipoclorito de sodio. Para plantas pequeñas, se

recomienda el uso de hipoclorito sódico y cálcico.

4.8.2. Desinfección con dióxido de cloro

El dióxido de cloro presenta la ventaja de no reaccionar con el amoniaco y su

poder de desinfección es igual o superior al del cloro, además tiene un potencial de

oxidación alto, razón por la cual se utiliza para la desinfección de aguas residuales.

Debido a su inestabilidad y a que es un gas explosivo, debe generarse in situ,

haciendo reaccionar el clorito de sodio (NaClO2) con el cloro. Es importante

mencionar que este compuesto produce efectos menos nocivos que los provocados

por el proceso de cloración, debido a que no reacciona con el agua ni se disocia

en ella.

4.8.3. Desinfección con ozono

Históricamente, el uso de ozono se limitaba a la desinfección de las aguas

para consumo, sin embargo, debido a su efectividad de disolución por medio de

nuevas tecnologías, se ha empezado a utilizar en aguas residuales. Este elemento

contribuye con el control de olores y eliminación de materia orgánica soluble capaz

de soportar elevadas temperaturas. Es un oxidante extremadamente reactivo y al

igual que el dióxido de cloro, debe generarse in situ por su inestabilidad química.

El proceso de desinfección por ozonización destruye las bacterias en forma

directa debido a la desintegración de la pared celular (lisis celular). Además, los

efectos del ozono sobre el medio ambiente, son benéficos por disiparse

rápidamente sin que existan cantidades de ozono residual en el efluente tratado.


111

CAPITULO 5

5. SISTEMAS DOMICILIARES DE DISPOSICIÓN DE EXCRETAS Y AGUAS

RESIDUALES

Tanto las aguas residuales como las excretas provenientes de las viviendas,

principalmente de aquellas que no cuentan con sistemas de alcantarillado, deben ser

tratados y disponerse de tal manera que no provoquen daños al ambiente y a la

salud de las personas, por lo que es importante considerar la construcción de

sistemas domiciliares para el manejo de las excretas, así como de las aguas

servidas, dentro de los cuales es más práctico y común el uso de sistemas sépticos.

Es importante reconocer que el mal manejo de las excretas aunado a la falta

de un sistema de abastecimiento de agua potable adecuado, es una de las

principales causas de enfermedades intestinales, con mayor impacto en la población

infantil de áreas rurales.

5.1. Evacuación y disposición de excretas

La disposición adecuada de las excretas, tiene como finalidad la protección de

las fuentes de aguas superficiales y subterráneas, así como de la calidad de los

suelos y del aire. Además, con un manejo adecuado de excretas, se disminuye el

riesgo de enfermedades de tipo intestinal, ya que se evita el contacto de la materia

fecal con los usuarios y con moscas o roedores que pueden transmitir enfermedades.

Dentro de las unidades comúnmente utilizadas para el manejo de excretas, se

encuentran las letrinas, las cuales deben construirse a una distancia no menor de

15.00 metros de cualquier pozo de agua y a una distancia no menor de 2.0 m sobre

el nivel freático. Además, cuando los terrenos presentan declives, las letrinas deben

ubicarse en la parte más alta, excepto en los casos en los que en la parte más baja

se encuentre un pozo u otra fuente de abastecimiento de agua para consumo.

Es importante tomar en cuenta que el 50% del éxito de un proyecto de

disposición de excretas lo constituye la estructura (en este caso la letrina), mientras

que el otro 50% consiste en la capacitación que se les brinde a las personas, para


112

poder aprovechar su uso en forma adecuada y óptima.

A continuación se dan a conocer las alternativas de letrinas más utilizadas.

5.1.1. Letrina convencional de pozo seco

Este tipo de unidad es el más simple en cuanto a su estructura, costo y

funcionamiento. Consta de un hoyo o pozo, losa turca a la cual se le puede instalar

un aparato sanitario, también posee brocal, terraplén y caseta; su uso no es muy

recomendable, debido a que provoca malos olores y concentración de moscas y

otros insectos. Por esta razón, dicha letrina debe contar con una tapa y ubicarse

fuera de la casa a una distancia de por lo menos 5.0 m de esta.

Debe poseer una distancia mínima de 20 m de cualquier pozo excavado; 10 m

como mínimo desde cualquier tanque de agua para consumo sobre el suelo, 8 m si

el tanque es elevado y 3 m desde toda tubería de conducción de agua potable.

Además, si se presentan áreas en las que existan aguas subterráneas, el pozo

seco debe poseer una distancia no menor de 2.0 m, sobre el nivel freático.

Regularmente, la excavación que se realiza para la construcción del hoyo, es

manual y el mismo puede presentar una geometría circular o rectangular, teniendo

presente que el diámetro o los lados se deben encontrar entre 0.8 m y 1.5 m. Dicho

pozo se diseña para una vida útil no mayor de cuatro años

Es recomendable realizar el revestimiento del hoyo con grava entre el suelo y

las paredes del pozo, principalmente cuando los suelos son inestables.

El brocal es un elemento que le brinda soporte a la losa y a la vez evita el

ingreso de las aguas pluviales dentro del hoyo o cámara. Consiste en una hilera de

blocks y debe poseer la misma geometría del pozo y puede construirse con madera,

bloques, ladrillos o concreto y debe iniciarse a construir a 20 cm de profundidad con

relación al nivel del suelo y debe sobresalir 10 cm. Además, el espesor de éste no


113

debe ser menor de 20 cm, ya que 10 cm sirven como apoyo para la losa turca.

En relación a la losa, debe poseer un espesor de 5 a 7 cm. con varillas de

refuerzo de 6mm de diámetro entrecruzadas a 15 cm, en ambas direcciones. Si la

losa es turca, deberá poseer el centro, un orificio con un diámetro aproximado de 25

cm y de 15 x 30 cm en el caso de ser rectangular. Además, debe poseer plantillas

para colocar los pies. En el caso de poseer un aparato sanitario, el orificio se

deberá ajustar a éste.

El terraplén se construye alrededor de la losa y puede ser de arcilla o tierra,

formando un ángulo de 45º con la superficie del suelo. La altura que debe poseer

éste, se encuentra entre 10 a 60 cm sobre el nivel del terreno.

Las excretas se depositan en el pozo y cuando éste se llena dejando un

espacio libre no menor de 50 cm, debe cubrirse con tierra y la caseta se traslada a

otro lugar en el cual se excava otro pozo.

Figura 5.1. Letrina de pozo seco

Fuente: el autor

Pozo

Caseta

Losa

de

cubierta

hoyo

Revestimiento

Terraplén

NT

terraplén

losa

muro de

caseta

POZO SECO

DETALLE TERRAPLÉN

DETALLE LOSA

Losa tipo turca Losa con aparato

sanitario

brocal


114

5.1.2. Letrina de pozo seco ventilado

Esta alternativa, es la del pozo seco común mejorado con un sistema de

ventilación que evita que se presenten malos olores así como el contacto de la

materia fecal con las moscas, evitando así la propagación de enfermedades.

Puede construirse cuando el nivel freático se encuentra a una profundidad de 2.0 m

o más, con suelos permeables.

El sistema de ventilación consiste en una tubería que cuenta con una malla en

su extremo superior, para evitar que las moscas ingresen a la unidad por medio de

ésta, a la vez que sirve para el control de los malos olores.

El viento es otro elemento de vital importancia en el funcionamiento de esta

unidad, ya que permite que exista una circulación constante del aire, penetrando en

la parte superior del tubo hasta llegar al pozo y viceversa, de manera que elimina

los malos olores provocados por la materia fecal.

La letrina debe construirse por lo menos a 20.0 m de distancia de cualquier

pozo o fuente de agua y a 5.0 m de la vivienda a servir; además el fondo de la

unidad debe estar separado del nivel freático o de las aguas subterráneas

existentes, a una distancia mínima de 1.50 m.

El diámetro del pozo varía entre 1.50 a 1.80 m cuando es circular, mientras

que para pozos rectangulares se puede tener de 1.20 a 1.60 de lado. Su

profundidad es generalmente de 2.0 a 2.50 m.

También es importante considerar la colocación de un brocal en el perímetro

del pozo, a fin de darle apoyo a la losa que sostiene la caseta, al mismo tiempo que

evita que ingresen aguas de lluvia a la unidad.

La losa puede tener un espesor entre 5 y 7 cm, sobre la cual se deja un orificio

de 4 plg de diámetro para instalar la tubería de ventilación, que puede ser de PVC o

asbesto cemento y se ubica fuera de la caseta; es recomendable que esta tubería


115

sobresalga 0.50 m del punto más alto del techo de la caseta, con el fin de evitar que

el techo interfiera con la acción del viento sobre la parte superior de la tubería.

Figura 5.2. Letrina ventilada

Fuente: el autor

5.1.3. Letrina abonera

Este elemento puede construirse con materiales presentes en la comunidad

(madera, adobe, block) por lo que resulta ser económica. Posee doble cámara en

la parte de abajo, con compuertas laterales de 20 x 40 cm, donde pueden extraerse

las excretas en forma de abono. También cuenta con una losa de concreto de

entrepiso que posee dos agujeros para la colocación de los aparatos sanitarios.

Su uso es muy común en zonas costeras y en áreas donde la napa freática se

encuentra a profundidades muy cercanas al nivel del terreno natural, ya que por su

funcionamiento y diseño, aseguran que las aguas subterráneas no se contaminen.

En este sistema se separa la orina de los sólidos, a fin de minimizar el

contenido de humedad y facilitar el deshidratado de las heces. Esta separación se

realiza por medio de un dispositivo colocado en el aparato sanitario; luego, la orina

es transportada por un tubo de PVC de ½ plg, hacia un el elemento recolector que

puede ser de cualquier material, teniendo presente que la entrada a la unidad debe

Ø = 1.20m a 1.80m

Brocal de block

VISTA LATERAL VISTA FRONTAL

0.50 m

Puerta

Tubería de

ventilación

2m a 2.5m


116

ser angosta para evitar el ingreso de moscas o la producción de malos olores.

Figura 5.3. Letrina abonera

Fuente: el autor

A las heces depositadas en la cámara se les agrega ceniza, cal o tierra seca

para contribuir con la degradación biológica de las mismas, y una vez llena una de

las cámaras, se utiliza la otra, colocando la sentadera en el otro lado de la unidad.

tubería de

ventilación

Losa

de

cubierta

Contenedor

de orinaCámara

SECCION B-B'

A A'

B

B'

PLANTA

SECCIÓN A-A'

techo

tubería de

ventilación

Caseta

cámara vacía

o en

descomposicion

Cámara

en uso

losa de

cubierta

Cimentación

ventana

losa base

VISTA A LA PARTE

POSTERIOR DE LAS

CAMARAS


117

La base de concreto sobre la cual va colocada la letrina, es regularmente de

dos metros de largo por uno de ancho. Las losas superiores sirven como cubierta

de las cámaras y se construyen con concreto (proporción 1:2:3).

Las cámaras deben poseer una profundidad de un metro, a partir de la base y

para evitar malos olores se colocan dos codos de 4 plg en la parte de atrás donde

se coloca la tubería de ventilación.

Esta unidad debe poseer gradas para permitir el ingreso de los usuarios a la

misma, tomando en cuenta que su diseño no sea riesgoso para los niños y

ancianos que hagan uso de la letrina.

Una unidad se llena en ocho o nueve meses y su limpieza se realiza nueve

meses después de haberla tapado, a fin de que los sólidos se vuelvan inocuos los

cuales pueden utilizarse posteriormente como abono orgánico.

La letrina abonera solar, es una unidad basada en el diseño de la letrina

abonera, pero posee una plancha de fibra de vidrio (colector solar) para acelerar el

proceso de secado de las excretas a fin de convertirlo en abono. Esta unidad no

realiza el proceso de separación de la orina y posee una sola cámara.

5.1.4. Letrina con sello hidráulico de descarga manual

Esta unidad debe su nombre a que el aparato sanitario posee un sello de agua

que detiene los gases productores de malos olores, a la vez que impide el acceso

de insectos a los excrementos. Se conecta a una o dos fosas de absorción, por

medio de una tubería, regularmente de 3 plg, razón por la que requiere de la

instalación de una caja repartidora de caudales de 0.40 x 0.40 m.

En esta unidad, la orina y heces fecales se depositan en la fosa de absorción

(foso negro), al ser arrastradas por medio de la descarga de pequeñas cantidades

de agua, lo cual es a su vez una de las ventajas que presenta esta letrina, ya que

con su uso se generan pocas cantidades de aguas residuales las cuales se filtran


118

en el suelo mientras que los sólidos se descomponen por acciones biológicas. El

uso de las fosas se puede alternar cada 2 a 4 años, para permitir que la materia

orgánica se degrade y los patógenos mueran antes de realizar su vaciado.

La fosa debe tener en el fondo, una base de concreto que le sirve de apoyo o

base al revestimiento de bloque o ladrillo que posee la misma. Después de dicho

recubrimiento se debe colocar una capa de grava y otra de arena, lo cual contribuye

a disminuir el riesgo de contaminación de las aguas subterráneas.

Figura 5.4. Letrina con sello hidráulico de descarga manual

Fuente: el autor

Si existen aguas subterráneas en el lugar en el que se instalan dichas letrinas,

se debe asegurar que la profundidad de la fosa sea de 2.0 m sobre el nivel freático;

si dicho nivel se encuentra muy cercano a la superficie, la unidad puede construirse

de forma elevada. Es importante que la fosa se ubique en una parte más baja con

respecto a una fuente cercana de abastecimiento de agua para consumo y a una

distancia no menor de 30 m de ella.

Esta letrina se puede construir dentro de la vivienda, pero la fosa se debe

ubicar a una distancia no mayor de 2.0 m de cualquier cimentación o base de la

misma. En el caso en el cual se construya la letrina fuera de la vivienda, debe

hacerse a una distancia no mayor de 5.0 m. Además, se debe considerar su

voladizo

0.10 m

taza con sello

de agua (sifón)

Foso

negro o

fosa de

absorciónLETRINA CON SELLO HIDRÁULICO

tubería

3 plg

s = 5%

tubería de entrada

penetra 0.15 m


119

construcción en suelos con presencia de rocas, que no sean impermeables ni

presenten arcillas expansivas.

5.1.5. Letrina de pozo anegado (pozo lleno)

Consiste en un pequeño tanque séptico ubicado debajo de la losa turca, el

cual posee un tubo que pasa debajo del líquido para así formar un sello hidráulico

sencillo. Sus paredes pueden ser de ladrillo o bloques de concreto, que se

impermeabilizan con mortero, mientras que la losa de fondo se construye de

concreto no reforzado, resistente a la presión ascendente que se produce cuando el

tanque se encuentra vacío y con una pendiente del 2% orientado hacia la entrada.

La tubería de entrada al tanque debe ser de 4 a 6 plg de diámetro y penetra en

el agua que éste contiene, en por lo menos 3 plg. La tubería de salida (conducción

del efluente) consiste en una Tee de 4 plg y penetra 40 cm desde el nivel del agua.

Figura 5.5. Letrina de pozo anegado

Fuente: el autor

5.2. Disposición de aguas residuales in situ

La disposición de las aguas residuales domiciliares está comprendida en

varias etapas: recolección, evacuación, tratamiento y eliminación de las aguas

provenientes de las viviendas y lluvia, disposición de excretas y tratamiento de lodos.

tubería de

ventilación

tubería de

conducción

del efluente

LETRINA DE POZO ANEGADO

Cámara

tubería de

entrada


120

Cada etapa mencionada, conlleva el desarrollo de los siguientes procesos:

Recolección: Captación de las aguas residuales con ayuda de conducciones,

bajantes y subsuelo, así como fosas sépticas, plantas depuradoras, letrinas, etc.

Evacuación: Transporte de las aguas residuales a través de canalizaciones o en

caso de aguas pluviales, mediante cauces abiertos (caso utilizado cuando se

cuenta con sistemas de alcantarillado).

Tratamiento: Aplicación de procesos físicos, biológicos aeróbicos o anaeróbicos

y químicos, para reducir en la medida necesaria las sustancias de riesgo para el

medio ambiente, así como sus efectos nocivos.

Eliminación: Reconducción de las aguas residuales hacia un cuerpo natural de

agua, por medio de rebosamientos de plantas depuradoras, desagües sanitarios,

pluviales o canalizaciones de desagüe.

Tratamiento: Reciclaje del lodo para su explotación o eliminación.

El tema relacionado con la disposición de excretas, ya fue abordado en la

sección 5.1; en cuanto al sistema utilizado para la disposición de aguas residuales

domésticas, se explicará a continuación el funcionamiento y diseño de los sistemas

sépticos, adecuados para las comunidades que carecen de red de alcantarillado.

Además, es importante mencionar que al momento de darle mantenimiento o

su respectiva limpieza a cualquiera de las unidades del sistema séptico, se debe

dejar pasar un tiempo, luego de abrir la tapa, para asegurar la adecuada ventilación

de las unidades, debido a que contienen gases acumulados.

5.2.1. Sistemas sépticos

Estos sistemas están formados por varias unidades que reciben las aguas

provenientes de las viviendas (baños, cocina, etc.) para ser tratadas

posteriormente. Estas unidades son:


121

Trampa de grasas

Tanque o fosa séptica

Cajas distribuidoras

Campos o zanjas de infiltración

Pozos de absorción

Las unidades de trampa de grasas y fosa séptica, ya fueron explicadas en la

sección 4.4.3 y 4.5.1 respectivamente, ya que constituyen parte del pre tratamiento

y tratamiento primario de las aguas residuales, en un sistema séptico.

Debido a que el agua que sale de la fosa séptica, contiene altas

concentraciones de materia orgánica y organismos patógenos, no se debe

descargar directamente a los drenajes existentes, sino que previo a esto, se debe

conducir hacia campos de oxidación para su tratamiento.

5.2.1.1. Caja distribuidora

La función de ésta unidad, es la de distribuir en forma proporcional, el efluente

de la fosa séptica, hacia cada uno de los ramales que conducen al campo de

oxidación, para lo cual se deben colocar las tuberías de salida a la misma altura.

Se recomienda localizar la tubería de entrada a 5 cm del fondo de la caja y las

tuberías de salida a 1cm del mismo fondo. El ancho de la caja no debe exceder

de 45 cm y la distancia mínima de los ejes de las tuberías de salida será 25 cm.

Los materiales para su construcción pueden ser: piedra, ladrillo o concreto.

5.2.1.2. Zanja de infiltración

También se conoce con el nombre de campo de oxidación, debido a que

consigue oxidar el agua servida y la elimina por infiltración en el suelo permeable,

a través de una excavación larga y angosta en la tierra para acomodar la tubería

de distribución del agua residual sedimentada en el tanque séptico.


122

Son adecuadas cuando las condiciones del lugar no presentan amenazas en

cuanto a la calidad del agua subterránea. Las zanjas de infiltración trabajan de

acuerdo con la capacidad de filtración del suelo en el que se construyen, por lo

que hay que recordar que las condiciones del suelo cerca de la superficie son

menos favorables y es en este punto en el que se realizan las pruebas de

infiltración, con el fin de lograr su optimo funcionamiento.

La prueba de infiltración consiste en hacer excavaciones de 30 x 30 cm y una

profundidad menor de 90 cm, en cuyo fondo se deposita grava fina (arena o

selecto) con una altura de 5 cm; no es recomendable utilizar piedrín porque puede

perforar la tubería. El agujero se llena con agua y se deja reposar por 24 hrs para

asegurar la saturación y expansión del suelo; luego de este periodo de tiempo, se

ajusta el nivel del agua a unos 15 cm sobre la grava y se procede a medir su nivel

a intervalos de 30 minutos, por un periodo de 2 a 4 hrs, durante el cual se puede

agregar el agua que sea necesaria para la toma de datos. La diferencia en el

descenso del agua durante el inicio y fin de los últimos 30 minutos, será la

utilizada para determinar la tasa de infiltración del suelo, expresada en min/cm.

El diámetro de la tubería perforada a utilizar puede estar entre 3 y 6 plg y los

agujeros que posee la misma, deben tener un diámetro de ½ plg y van colocados

a 30˚ respecto a la vertical y 15˚ respecto a la horizontal (Fig. 5.6). Además, se

debe contar con una pendiente de 4% para permitir el desplazamiento del líquido.

Otra forma de obtener una zanja de infiltración, es colocando piedra y arena a

fin de no utilizar tubería perforada, de tal forma que funcione como un drenaje

francés, para que el agua se infiltre en el suelo.

Para calcular las dimensiones de las zanjas de infiltración, se toma en cuenta

el área del piso y no se pueden construir a una distancia menor de 6.0 m de otra

estructura; además, la distancia entre zanja y zanja, debe ser 12 veces el diámetro

de tubería utilizada (Fig. 5.6).


123

Figura 5.6. Campo de oxidación o infiltración

Fuente: el autor

5.2.1.3. Pozo de absorción

El pozo de absorción, va colocado después de la fosa séptica; puede sustituir

o ser complementario a las zanjas de infiltración, ya que también requiere de la

realización de una prueba de filtración para analizar el suelo propio del lugar.

Regularmente se utiliza cuando el suelo permeable es muy profundo.

Consiste en un pozo hecho con ladrillos o rocas con juntas abiertas (sin

mortero), a través del cual pasa el líquido proveniente de la fosa séptica, hasta

0.05 m

0.60 m

0.15 m 0.15 m Ø

VISTA FRONTAL DE ZANJA DE INFILTRACION

Tubería perforada

Tubería no perforada

45 x 45 cm 12Ø

1, 2, 3 ó 6 mts ESQUEMA EN PLANTA

Caja distribuidora

0.30 m

Ø = ½“

DETALLES DE LA TUBERÍA

INCLINACION DE LOS AGUJEROS RESPECTO A LA

VERTICAL Y HORIZONTAL

30˚

15˚

12 Ø

0.15 m 0.15 m Ø

DISTANCIA ENTRE ZANJAS


124

llegar al suelo circundante, donde es tratado por medio de las bacterias presentes.

También posee un brocal que se construye de ladrillo tayuyo, con un ángulo de

inclinación que puede ser de 30˚.

Las dimensiones, así como la cantidad de pozos a construir, dependen de las

condiciones permeables del terreno y del nivel freático. Además, cada pozo debe

contar con una tapa de inspección y se recomienda llenarlo de grava a una altura

aproximada de 1m para lograr una buena distribución de agua al fondo.

Figura 5.7. Pozo de absorción

Fuente: http://documentos.arq.com.mx/Detalles/53978.html

Es importante mencionar que no se pueden colocar pozos artesanales a un

radio de 50.0 m del pozo de absorción y no se pueden construir pozos mecánicos

2.0

02.0

02.0

0

Pri

mer

Terc

io 1 3

Segu

ndo T

erc

io

2 3Terc

er

Terc

io 3 3

DALA

TUBO DE PVC

DIAMETRO 4"

0.60

DIAMETRO

1.20

TUBO DE PVCDIAMETRO = 4"

NTP

0.3

0

0.30 0.301.20

6.3

0

1.80

Registro Brocal Fo.Fo.

MURO CERRADO

MURO A TEZON

HUACALEADO

MURO A TEZON

HUACALEADO


125

a un radio de 15.0 m del mismo. Además, el pozo de absorción debe estar

separado, por lo menos en 10.0 m del manto freático. Tampoco se pueden

colocar a menos de 6.00m de una estructura, porque podría provocar su

licuefacción.

Cuando se coloca más de un pozo, debe hacerse en serie, de manera que el

primero tendrá un rebalse. La distancia entre dos pozos en serie, es de 12.00m.

Figura 5.8. Vista al fondo del pozo de absorción

Fuente: www.construaprende.com

5.3. Ejemplo de cálculo de dimensiones de unidades de un sistema séptico

El ejemplo que se presenta a continuación, se basa en los datos de población

y dotación de agua para consumo, tomando en cuenta que para aguas residuales se

tiene un factor de retorno (F.R.) correspondiente al 80 – 85% de la dotación. Dentro

de los datos generales del ejemplo se tiene:

Población = 15 viviendas

Dotación = ½ paja = 30,000 lt/mes = 30 m3/mes = 1 m3/día = 1000 lt/día

F.R. (factor de retorno) = 85%

Tiempo de retención hidráulica = 24 hrs = 1 día

Con los datos anteriores, se puede calcular el caudal de aguas residuales:

𝑄𝐴𝑅 = 𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 𝑝𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 𝐹. 𝑅.

𝑄𝐴𝑅 = 1000 𝑙𝑡/𝑑í𝑎 ∗ 15 ∗ 0.85 = 𝟏𝟐, 𝟕𝟓𝟎 𝒍𝒕/𝒅í𝒂 = 𝟏𝟐. 𝟕𝟓 𝒎𝟑/𝒅í𝒂


126

Calculando las dimensiones de fosa séptica

Tomando en cuenta que:

Ancho = b Longitud = 2b h (tirante) = 1.80 m*

*El tirante se encuentra en tablas, establecidas de acuerdo con el número de usuarios y/o el caudal a tratar en lt/día.

Se encuentra el área:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 ∗ 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 → 𝑉𝑜𝑙 = 𝐴 ∗ 𝑕

12.75 𝑚3 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 ∗ 1.80 𝑚

Despejando para el área: 𝐴 = 12.75 𝑚3

1.80 𝑚 = 𝟕. 𝟎𝟖 𝒎𝟐

Sabiendo que: 𝐴 = 𝑏 ∗ 𝑙 = 𝑏 ∗ 2𝑏 se encuentra el valor de la base:

7.08 𝑚2 = 2𝑏2

𝑏 = 7.08 𝑚2

2 ≅ 𝟏. 𝟗𝟎 𝒎

Entonces el valor de la longitud es:

𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 = 2𝑏 = 2(1.90 𝑚) = 𝟑. 𝟖𝟎 𝒎

FOSA SÉPTICA . PERFIL

Salida

Ø = ½”

Entrada

12.75 m3

0.40 m

1.80 m

0.30 m 0.30 m

3.76 m

FOSA SÉPTICA . PLANTA

1.90 m

3.80 m 0.10 m

0.10 m


127

La tubería de entrada y salida, tendrá un diámetro de 4 plg (10 cm), mientras

que la de ventilación tendrá un diámetro de ½ plg (1.27 cm).

Calculando las dimensiones de las zanjas de infiltración

La tubería a utilizar tendrá un diámetro de 4 plg (10 cm) y el efluente

proveniente de la fosa séptica se reduce en un 20%, ya que únicamente el

80% del caudal de aguas residuales, salen de dicha unidad, el 20% restante

corresponde a los sólidos.

80% líquidos = 10.20 m3

12.75 m3

20% sólidos

Si se sabe que 1 m2 filtra 0.750 m3/día, se toma el 80% de los líquidos,

únicamente para hallar el área requerida:

750 lt * 0.80 = 600 lt = 0.60 m3, se resuelve por regla de tres:

1 m2 → 0.60 m3

X → 10.20 m3

X = 17.00 m2

Si se tiene un diámetro de tubería igual a 10 centímetros, al calcular el ancho

de cada zanja se obtienen los siguientes dimensiones:

𝐴𝑟𝑒𝑎 = 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑧𝑎𝑛𝑗𝑎 ∗ 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑

12 Ø = 1.20 m

0.15 m 0.15 m 0.10 m

0.40 m


128

17.00𝑚2 = 0.40 𝑚 ∗ 𝐿

Donde L es la longitud total de todas las zanjas. Despejando para L a fin de

encontrar su valor, tenemos:

𝐿 =17.00 𝑚2

0.40 𝑚 = 𝟒𝟐. 𝟓𝟎 𝒎

Ahora se divide esta distancia dentro de la longitud de una sola zanja, para

encontrar la cantidad de zanjas a construir:

𝑁𝑜 𝑧𝑎𝑛𝑗𝑎𝑠 =42.50 𝑚

6.00 𝑚 = 7.10 ≈ 𝟖 𝒛𝒂𝒏𝒋𝒂𝒔

Entonces, se construirán 8 zanjas de infiltración, de 6.0 m de longitud cada

una. Conociendo el ancho total de cada zanja y la distancia entre cada una,

se procede a calcular el ancho total:

𝑎𝑛𝑐𝑕𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑁𝑜 𝑧𝑎𝑛𝑗𝑎𝑠 ∗ 𝑎𝑛𝑐𝑕𝑜 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 + (12 ∗ ∅ ∗ 𝑁𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑧𝑎𝑛𝑗𝑎𝑠)

𝑎𝑛𝑐𝑕𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 8 ∗ 0.40𝑚 + (12 ∗ 0.10𝑚 ∗ 7)

𝒂𝒏𝒄𝒉𝒐 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟏𝟏. 𝟔𝟎 𝒎

Sumando los 6.00 m (mínimos) que deben dejarse a cada lado de las zanjas

de los extremos, adelante y atrás de las mismas, se encuentran las

dimensiones del terreno requerido, el cual, en este caso presentado será:

𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑎 𝑧𝑎𝑛𝑗𝑎 + 12.00 𝑚 ∗ (𝑎𝑛𝑐𝑕𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 + 12𝑚)

𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 = 6.00 𝑚 + 12.00 𝑚 ∗ (11.60𝑚 + 12𝑚)

1.2m

6.00 m

11.6 m

Viviendas

Trampa de

grasas

Fosa séptica

Caja

reunidora

Zanjas de

infiltración


129

𝒅𝒊𝒎𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒕𝒆𝒓𝒓𝒆𝒏𝒐 = 𝟏𝟖. 𝟎𝟎𝒎 ∗ 𝟐𝟑. 𝟔𝟎𝒎

Á𝒓𝒆𝒂 𝒓𝒆𝒒𝒖𝒆𝒓𝒊𝒅𝒂 = 𝟒𝟐𝟒. 𝟖𝟎 𝒎𝟐

Calculando las dimensiones de pozo de absorción

Al igual que en las zanjas de infiltración, se considera la capacidad de filtración

del suelo y el 80% del caudal que ingresa a la fosa séptica.

12.75 m3 * 0.80 = 10.20 m3 (llega al pozo de absorción)

Factor de filtración de 0.750 m3/día para 1m2:

Por regla de tres se había calculado anteriormente, la cantidad de metros

cuadrados requeridos para filtrar el caudal entrante a la unidad,

correspondientes a 17.00 m2

Para dimensionar esta unidad, no se toma en cuenta el fondo de la misma,

sino el cuerpo, cuyo diámetro es igual a 1.20 ó 1.00 m, en sección plana.

Calculando h, con un diámetro d = 1.20 m

y un área requerida X = 17.00 m2

Entonces: 𝐴𝑟𝑒𝑎 = 𝑕 ∗ 𝑏

𝑋 = 𝑕 ∗ 𝜋𝑑

0.60 m

1.20 m Paredes

Cuerpo

Ladrillo

Brocal

h

Fondo

πd

h

Cuerpo en sección plana


130

Despejando para la altura:

𝑕 = 𝑋

𝜋𝑑

Sustituyendo por los valores dados:

𝑕 = 17.00𝑚2

𝜋 1.20𝑚 = 𝟒. 𝟓𝟏 𝒎

A la altura se le suman de 30 a 40 centímetros, los cuales se llenan con grava

o piedras a fin de que los líquidos no caigan directamente al fondo del pozo,

de esta forma, el agua rebota en las piedras y no socava el fondo de la unidad.

La altura encontrada (4.51 m), se mide después de la tubería de entrada:

Si el cuerpo del pozo es de 1.20 m de diámetro, se hace una excavación de

1.80 m de ancho, debido a que se deben dejar 30 centímetros a cada uno de

los lados, para asentar el ladrillo.

Øgrava = 20 cm 0.40 m

1.80 m

1.20 m

0.15 m

0.15 m

Espacio para

ladrillos

Solera

4.51 m

0.40 m

solera

15 cm

30 cm

brocal


131

CAPITULO 6

6. SISTEMAS DE MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS

Los residuos sólidos son materiales que después de usados no representan

una utilidad o valor económico para el dueño. Comúnmente se les conoce como

“basura” y son generados por distintas actividades realizadas por el ser humano.

El no disponer adecuadamente de ellos, provoca daños al medio ambiente y

afecta la salud del ser humano, ya que se convierten en contaminantes del agua,

suelo y aire, contribuyendo además con la proliferación de insectos y roedores.

6.1. Clasificación de los residuos sólidos

En general, los residuos sólidos se clasifican en orgánicos o biodegradables e

inorgánicos. Los primeros también reciben el nombre de basura húmeda debido a

que se componen de sustancias o productos que pueden descomponerse

biológicamente y pueden utilizarse como abono o alimento para algunos animales. A

esta clasificación pertenecen los residuos de alimentos.

Los inorgánicos, en cambio, pueden ser de origen mineral o producto de procesos

químicos, por lo que solo algunos de éstos pueden ser reciclados. Contempla toda

materia muerta, cuya naturaleza inorgánica no entra en reacción química fácilmente

con el ambiente en condiciones naturales, durante periodos cortos de tiempo.

Sin embargo, los residuos sólidos también se pueden clasificar de acuerdo a su

estado, origen, características o riesgos potenciales de contaminación del ambiente.

6.1.1. Clasificación por origen o naturaleza

De acuerdo con la actividad que lo origine, se tienen las siguientes categorías

Residuos municipales: Estos son generados por las actividades domésticas,

comerciales y las realizadas en campos abiertos como jardines o parques.

También provienen de plantas de tratamiento de aguas. Varían en función de

factores culturales asociados a los niveles de ingreso, hábitos de consumo,


132

desarrollo tecnológico y estándares de calidad de vida de las personas. Dentro

de esta clasificación se consideran aquellos residuos generados por los

alimentos, papel, plásticos, madera, vidrio, fibras textiles, producto de la

limpieza de viviendas, comercios y vías públicas, por lo que se consideran los

desechos producidos por la naturaleza, tales como ramas, hojas, polvo, etc.,

así como envases o envoltorios de productos comestibles.

Residuos industriales: Son producto de las actividades realizadas en las

industrias, como consecuencia de la tecnología utilizada en el proceso

productivo, la calidad de las materias primas o productos intermedios, así

como las propiedades físicas y químicas de las materias auxiliares empleadas,

combustibles utilizados y los envases y envoltorios necesarios en el proceso.

Dentro de estos residuos se pueden mencionar, entre otros, los plásticos,

cenizas, residuos generados por demoliciones y la construcción, siendo éstos

últimos una mezcla de materiales inertes tales como el mortero, hormigón,

madera, plásticos, cartón, vidrio, metales, cerámicos y tierra.29

Residuos mineros: Incluyen materiales removidos para ganar acceso a los

minerales y todos los residuos provenientes de los procesos mineros.

Residuos hospitalarios: Se generan en instituciones encargadas de brindar

servicios relacionados con la salud. Son generalmente esterilizados y su

composición varía desde el residuo tipo residencial y comercial a residuos de

tipo medico conteniendo substancias peligrosas e infecciosas.

6.1.2. Clasificación por los riesgos potenciales de contaminación

Desde este punto de vista se pueden definir tres grandes grupos:

Residuos peligrosos: Residuos que por su naturaleza de inflamables,

29 José Enrique Penido Monteiro. Manual de gestión integrada de residuos sólidos y municipales en ciudades de América Latina y el Caribe. I edición. Rio de Janeiro, Brasil, 2006. Pág. 54.


133

corrosivos, reactivos o tóxicos, son peligrosos de manejar y/o disponer ya que

pueden causar enfermedades o la muerte; y pueden producir efectos

negativos al medio ambiente cuando son manejados en forma inadecuada.

Residuos inertes: Este tipo de residuos no representa ningún tipo de peligro

o riesgo para la salud o el medio ambiente al interactuar con éste, por lo que

se consideran estables.

Residuos no inertes: Dentro de esta clasificación se tienen aquellos residuos

que presentan características de combustibilidad, solubilidad y son

biodegradables pero representan riesgos a la salud y el medio ambiente.

6.2. Sistemas de manejo de residuos sólidos

Sin duda alguna, la basura es uno de los principales problemas a los cuales se

enfrenta toda población, pues esta no es más que el producto de las actividades que

los seres humanos realizan a diario y su producción se incrementa aún más, durante

las festividades que se dan durante el año. Por esta razón, es importante conocer la

forma más viable y adecuada en la que deben tratarse de acuerdo con su naturaleza.

El manejo sanitario de los residuos sólidos se puede definir como la aplicación

de técnicas, tecnologías y programas para lograr objetivos y metas óptimas para la

eliminación y disposición final adecuada de los mismos, adecuándolos con los

factores propios de cada localidad. En este contexto, es importante realizar

actividades que conlleven la optimización de los siguientes aspectos:

Aspectos técnicos: La tecnología debe ser de fácil implementación, operación y

mantenimiento; debe hacer uso de recursos humanos y materiales de la zona y

comprender todas las fases, desde la producción hasta la disposición final.

Aspectos sociales: Se deben fomentar hábitos positivos en la población de tal

forma que contribuyan con el manejo adecuado de los residuos, ya que

actualmente pueden observarse lugares en los cuales existe acumulación de


134

basura, incluso en las cercanías de los depósitos destinados para tal fin (Fig. 6.1).

Se promoverá la participación y organización de la comunidad.

Figura 6.1. Depósitos para basura sin utilizar

Fuente: el autor (Zoológico Municipal Minerva de Quetzaltenango)

Aspectos económicos: El costo de implementación, operación, mantenimiento y

administración debe ser eficiente, al alcance de los recursos de la población y

económicamente sostenible, con ingresos que cubran el costo del servicio.

Dentro de las actividades que conlleva el manejo de los residuos sólidos, se

tiene la recolección, transporte y disposición final de los mismos.

6.2.1. Recolección intra-domiciliar

La recolección de la basura inicia dentro de las viviendas, comercios, etc.,

donde regularmente se coloca dentro de recipientes ubicados en distintos puntos de

la vivienda y posteriormente se coloca dentro de bolsas plásticas. La recolección

puede realizarse en forma separativa o sin separación.

Al utilizar el método separativo de los residuos, se clasifican los mismos de tal

forma que los biodegradables queden en una bolsa distinta a los no degradables.

Con el fin de realizar un manejo integral de los residuos, se puede aplicar la

práctica de las 3 R’s (Reducción de las fuentes, reciclaje y reutilización).


135

La reducción de las fuentes se refiere a reducir la cantidad de residuos y su

toxicidad. Para esto, es importante que el sector industrial optimice sus recursos y

reduzca la producción de desechos derivados de los envoltorios.

Luego se tiene el reciclaje de los residuos, consistente en una separación de

aquellos productos que pueden ser llevados a un proceso después del cual se

fabrican otros productos, utilizando estos residuos como materia prima. Dentro de

los residuos que pueden ser reciclados se encuentra el papel y el cartón, el vidrio,

las latas de aluminio y el plástico.

Por ultimo se tiene la reutilización, que consiste en volver a utilizar los

productos sin necesidad de cambiarles su forma y sus características, de manera

que se les encuentra una utilidad y a la vez se minimiza la cantidad de residuos

sólidos producidos.

6.2.2. Recolección domiciliar

El servicio de recolección de los residuos sólidos, resulta ser el paso más

costoso, por lo que se realiza una vez a la semana, en cada sector de las

poblaciones o ciudades. Regularmente está a cargo de las municipalidades de las

diferentes poblaciones, pero también existen empresas del sector privado que se

encargan de realizar esta labor (recolección comercial o industrial), sin embargo,

aún no se logra cubrir el total de poblaciones, por lo que estas personas recurren a

diferentes formas de disposición de la basura, en su mayoría, inadecuadas.

El sistema de recolección de los residuos sólidos puede ser de banqueta o de

esquina, dependiendo de las condiciones de acceso de los lugares en los que se

presta este servicio, ya que regularmente se realiza por medio de camiones.

Además, la limpieza y recolección de desechos de las vías públicas, se realiza por

personal de las municipalidades; en la ciudad de Quetzaltenango, personal de la

Municipalidad se encarga de mantener limpias las calles del Centro Histórico, ya

que actualmente existe un programa denominado: “Pasemos a Xela en Limpio”.


136

Figura 6.2. Recolección de desechos sólidos

Fotos 1 a 3: Recolección domiciliar de banqueta, de esquina y transportada en camiones. Fotos 4 a 6: Recolección de desechos sólidos, plan “Pasemos a Xela en Limpio” Fuente: el autor

6.2.3. Transporte y acopio

La actividad de transporte de la basura se realiza desde las viviendas o el

lugar en el cual se recolectan estos desechos, hasta el lugar en el cual se realiza el

acopio de los mismos por medio de camiones, pick-ups o carretas, por lo que se

1 2

3 4

5 6


137

deben diseñar las rutas de viaje en función del personal, equipo, tiempo y cantidad

de combustible a utilizar, a fin de aprovecharlos en forma óptima, además, se

establecen los horarios y rutas tomando en cuenta las horas en las que se evita la

conglomeración de vehículos, que suelen ser comunes en las áreas urbanas.

En algunas partes del mundo, incluso, los residuos sólidos son transportados

por medio de trenes o embarcaciones.

Figura 6.3. Transporte de los desechos sólidos

Fuente: el autor

6.2.4. Disposición final

En el caso de la disposición final de los desechos sólidos en las zonas en las

que se cuenta con el servicio de recolección, éstos son llevados a basureros

municipales o lugares destinados para el acomodamiento de los desechos, pero

también se puede contar con la construcción de un relleno sanitario o con el

compostaje, sin embargo, la solución más viable para la reducción y eliminación de

residuos sólidos, está en reducir la fuente de generación de los mismos, lo que

depende de la cultura de las personas.

Es importante tomar en cuenta que el manejo de los residuos sólidos, aunque

nos proporciona beneficios, también puede provocar enfermedades, contaminar las

fuentes de agua para consumo, la contaminación atmosférica y de los suelos, así

como la contaminación de paisajes.


138

6.3. Sistemas de disposición final de residuos sólidos

La importancia que se le da a la recolección de la basura, no es la misma que

se aplica a la eliminación final de la misma, la cual se debe realizar por medio de

métodos que no contaminen el medio ambiente, ya que existen algunas prácticas

que resultan dañinas, no solo al medio sino para la salud de las personas e incluso,

de los animales, las cuales se realizan principalmente, en aquellos lugares en los que

no se cuenta con el servicio de extracción de los residuos sólidos.

Dentro de los sistemas de disposición final de los residuos sólidos, se pueden

mencionar los siguientes:

6.3.1. Botaderos a cielo abierto

Los botaderos a cielo abierto son comúnmente utilizados como basureros

municipales en nuestro país y se constituyen en la práctica más antigua realizada

para eliminar los desechos sólidos, en la cual no se le realiza ningún tratamiento o

separación a los mismos, por lo que resulta ser un método insostenible.

Consisten en depósitos de basura en barrancos o campos abiertos extensos y

presentan desventajas como incendios, asentamientos, malos olores,

contaminación del agua (cuando se deposita la basura en cuerpos de agua o

lugares cercanos a éstos).

Figura 6.4. Basurero Municipal de Quetzaltenango

Fuente: http://www.elquetzalteco.com.gt/24.01.2008


139

6.3.2. Incineración

Esta práctica contribuye con la disminución del volumen total de los desechos

sólidos generados y se debe realizar en hornos especiales que garanticen el

proceso. Cuando la incineración o quema de la basura se realiza a cielo abierto,

provoca daños ambientales debido a que se generan humos, cenizas y olores

desagradables.

La incineración de la basura, puede ser realizada con el fin de generar energía

a partir del poder calorífico de los residuos incinerados. Además, presenta grandes

ventajas como el requerimiento de un área no tan grande para la descarga de los

desechos, el bajo o nulo contenido de organismos biológicos en las cenizas, etc.

Sin embargo, su principal desventaja es el manejo y mantenimiento complejo

de la maquinaria, ya que es necesario que sea manejada por personal calificado, lo

cual implica contemplar costos de operación y mantenimiento.

6.3.3. Compost

En este caso es necesaria la separación de los residuos sólidos, en la

recolección intra domiciliar, ya que la mayoría de residuos deben ser orgánicos

(restos de alimentos, residuos de mercados y cosechas, papel, cartón, madera).

El compostaje consiste en la descomposición aerobia de materiales orgánicos

biodegradables por medio de microorganismos bajo condiciones controladas a altas

temperaturas, para producir un material estable parecido a la tierra (compost), que

contiene los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas, por lo que se

utiliza en la producción de hortalizas, flores, árboles y para mejorar los suelos.

Existen varios métodos de compostaje donde el más simple es el de pilas, que

consiste en apilar los residuos de la casa, excrementos de animales y los residuos

de la cosecha, con el fin de que se descompongan y se transformen en productos

más fácilmente manejables.


140

Hoy en día, existen otros métodos como el de “Tecnologías de

descomposición del material en reactores” y el de Lombricultura, la cual produce un

compost de alto valor económico por medio de la conocida lombriz, Coqueta Roja.

6.3.4. Reciclaje

Este método implica la transformación de los residuos, tanto en forma como

en función, respecto con el producto que originalmente se tenía, de tal forma que el

residuo se constituye en materia prima para la elaboración de los nuevos productos.

Para realizar el proceso, se requiere de una previa separación de los desechos a

reciclar, en el lugar en el cual se originan (viviendas, escuela, oficinas, etc.).

El método, sin embargo, se restringe a cierta clase de residuos, tales como

vidrios rotos, papel y cartón, metales y plásticos, entre otros. Además, presenta la

desventaja de requerir de una infraestructura dentro de la cual se pueda realizar el

proceso de reciclaje, lo que implica una inversión inicial muy elevada.

6.3.5. Relleno sanitario

Un relleno sanitario es una obra de ingeniería destinada a la disposición final

de los residuos sólidos domésticos, los cuales se disponen en el suelo, sin causar

molestias o riesgos contra la salud o seguridad de las personas.

El relleno sanitario puede contener dentro de él, toda clase de desechos,

excepto los hospitalarios, de rastros, etc. En el relleno sanitario, los residuos

sólidos se disponen en capas delgadas que luego se compactan para reducir su

volumen y por ultimo se cubren a diarios con una capa de tierra de espesor

adecuado. Además, deben contar con una chimenea para la extracción del gas

metano, en la que se enciende la llama y se espera a que se apague. Se debe

colocar una chimenea por cada 20 ó 25m3.

Dentro de las desventajas que presenta esta unidad se encuentran: el

requerimiento de terrenos muy grandes, debe colocarse cerca de un banco de

materiales y no se puede colocar sobre mantos o venas freáticas.


141

6.3.5.1. Métodos de construcción de rellenos sanitarios

El parámetro básico de diseño de un relleno es el volumen. Este depende del

área cubierta, la profundidad a la cual los residuos son depositados, y el radio de

material de cobertura y residuo.

Además, el método constructivo a utilizar, depende mucho de la topografía

que presenta el terreno, el tipo de suelo y la profundidad del nivel freático.

Regularmente, se tienen dos formas de construcciones de rellenos sanitarios:

6.3.5.2. Método de trinchera o zanja

Se utiliza en regiones planas y consiste en excavar periódicamente zanjas de

2 a 3 m de profundidad y de 3 a 6 m de ancho, usando una retroexcavadora o

tractor oruga. La tierra se extrae y se coloca a un lado de la zanja para utilizarla

como material de cobertura. Los desechos sólidos se depositan y acomodan

dentro de la trinchera para luego compactarlos y cubrirlos con tierra.

Figura 6.5. Método de trinchera o zanja

Fuente: Tesis USAC. Fredy Saul Figueroa Barrera. Pág. 78

Los terrenos con nivel freático muy próximo a la superficie no son apropiados,

por el riesgo de contaminar el acuífero, ni lo son los terrenos rocosos debido a las

dificultades de excavación.


142

6.3.5.3. Método de área

En áreas relativamente planas, donde no sea posible excavar trincheras para

enterrar la basura, se puede depositar la misma, directamente sobre el suelo

original, elevando el nivel algunos metros. En estos casos, el material de

cobertura deberá ser importado de otros sitios o, de ser posible, extraído de la

capa superficial. En ambas condiciones, las primeras celdas se construyen

estableciendo una pendiente suave para evitar deslizamientos y lograr una mayor

estabilidad a medida que se eleva el terreno.

Se adapta también para rellenar depresiones naturales abandonadas, de

algunos metros de profundidad. El material de cobertura se excava en las laderas

del terreno, o en su defecto se debe procurar lo más cerca posible para evitar el

aumento en los costos de transporte. La operación de descarga y construcción de

las celdas debe iniciarse desde el fondo hacia arriba.

Figura 6.6. Método de área

Fuente: Tesis USAC. Fredy Saul Figueroa Barrera. Pág. 80

6.3.5.4. Componentes de un relleno sanitario

El relleno sanitario debe contar con infraestructura periférica y de relleno,

material de cobertura, sistema de almacenamiento de lixiviados y otras

construcciones auxiliares.


143

Dentro de la infraestructura encontrada en la periferia del relleno, se tienen los

siguientes elementos:

Vía de acceso: un fácil acceso hacia el relleno sanitario, contribuye con la

optimización del tiempo utilizado en el acarreo de los residuos sólidos y se

debe tener presente que esta vía se debe encontrar en óptimas condiciones

durante todo el año, garantizando así el acceso y la seguridad de los vehículos.

Drenaje perimetral de aguas pluviales: no es recomendable que las aguas

de lluvia ingresen al relleno porque intervienen con el proceso realizado y a la

vez, aumentan el volumen de lixiviados. Para evitar esto, se debe contar con

un canal construido con el fin de desviar las aguas fuera del relleno.

Por otro lado, los elementos que constituyen en si, el relleno sanitario, son:

Drenaje y manejo de lixiviados: este sistema de drenaje, le sirve de base al

relleno sanitario y asegura el almacenamiento de los lixiviados en el interior del

mismo por un tiempo indefinido, disminuyendo así la salida de los mismos.

Drenaje de gases: no es más que un sistema de ventilación por medio de una

tubería perforada de concreto, que asegura la salida de los gases, atravesando

verticalmente todo el relleno. Se conecta al drenaje de lixiviados y se proyecta

hacia la superficie.

Suelo de soporte: debe ser lo suficientemente impermeable para evitar la

infiltración de los lixiviados hacia los cuerpos de aguas subterráneas. Sin

embargo, es recomendable impermeabilizar el fondo del relleno, con material

arcilloso o hacer uso de geomembranas. Para impermeabilizar el suelo se

colocan 0.60 m de material arcilloso homogéneo, sin contenido orgánico, con

no menos de 40% de su peso seco que pase la malla ASTM Nº200., este

material se coloca en capas de 0.20 o 0.30 m, con una humedad algo mayor a

la optima determinada por el ensaye Proctor Modificado, compactándose cada

capa con rodillo pata de cabra o similar hasta obtener una densidad seca no


144

inferior a 90% de la densidad seca máxima establecidas por el ensaye citado.

El coeficiente de permeabilidad en el laboratorio para el material arcilloso no

será superior a K=10-6 (cm/s). La capa de arcilla compactada, deberá

mantenerse permanentemente húmeda para evitar su agrietamiento, hasta que

se cubra con basura.

Además de los anteriores, se debe contar con material de cobertura, cuya

función es la de cubrir los desechos sólidos depositados en el relleno, a fin de

neutralizar malos olores y evitar el contacto de éstos con insectos y/o roedores.

También se debe contar con un sistema de almacenamiento de lixiviados

(anteriormente captados por los drenajes de lixiviados), consistente en un tanque

de almacenamiento. Posteriormente estos líquidos podrán ser tratados o

recirculados hacia la parte alta del relleno.

Es importante considerar también, las siguientes construcciones auxiliares:

Cerco perimetral: debe encerrar todo el relleno y su función es la de retener

papeles y plásticos arrastrados por el viento. Debe poseer una altura de 1.5 m

y un portón que evite el fácil acceso al relleno sanitario.

Guardianía y administración: constituida por una caseta de 12 a 15 m2,

desde donde se podrá controlar el ingreso al relleno, además de guardar las

herramientas indispensables en el lugar, también puede servir para resguardo

en caso de lluvias y para tener un lugar donde los albañiles o encargados

puedan comer o cambiarse de ropa.

Área de terreno: debe ser lo suficientemente grande para garantizar la vida

útil del relleno, de 10 a 20 años.

6.3.5.5. Criterios ambientales en rellenos sanitarios

Los problemas sanitarios causados por la disposición de los residuos sólidos


145

en el suelo se deben a la reacción de las basuras con el agua y a la producción de

gases, riesgo de incendios y explosiones.

Los residuos sólidos están compuestos físicamente por un 40 a 50% de agua,

vegetales, animales, plásticos, desechos combustibles, vidrios, etc. Químicamente

están compuestos por sustancias orgánicas, compuestos minerales y residuos

sólidos peligrosos. Las substancias liquidas y los sólidos disueltos y suspendidos

tienden a percolar por la masa de residuos sólidos y posteriormente en el suelo.

Las substancias contaminantes del lixiviado, al percolar a través del suelo,

pueden llegar al nivel freático y contaminar el agua de los manantiales, las aguas

subterráneas. Como ya se había mencionado anteriormente, la capacidad de

percolación de los contaminantes depende de la permeabilidad del suelo. El

viento también causa molestias, llevando los olores a las vecindades.

De esta cuenta, se deben considerar los criterios en relación a las distancias

mínimas que deba poseer el relleno, con relación a otras estructuras o cuerpos de

agua, teniendo así los siguientes:

Distancias mínimas entre estructuras: La distancia mínima del relleno a la

residencia más cercana, pozo de suministro de agua, fuente de agua potable,

hotel, restaurante, procesador de alimentos, colegios, iglesias o parques públicos

debe ser como mínimo de 300 metros.

Distancias a aeropuertos: La distancia entre el aeropuerto comercial y el punto

seleccionado es importante si en el relleno sanitario van a recibirse residuos de

alimentos, pues estos pueden atraer pájaros en un radio de varios kilómetros. Se

recomiendan distancias de 8 km., pero puede ser reducido si es justificado.

Distancias a cursos de agua superficial: La distancia entre la carga de los

residuos y el curso de agua superficial más cercano debe ser de 100m.


146

6.3.5.6. Actividad biológica dentro del relleno sanitario

La actividad biológica dentro del relleno sanitario se presenta en dos etapas:

Fase aerobia: Al principio, una parte del material orgánico presente en la

basura, es metabolizado en forma aerobia, produciéndose un fuerte aumento

en la temperatura. Los productos que caracterizan esta etapa son el dióxido

de carbono, agua, nitritos y nitratos.

Fase anaerobia: A medida que el oxigeno disponible se va agotando, los

organismos facultativos y anaerobios empiezan a predominar y proceden a

realizar el proceso de descomposición de la materia orgánica en una forma

más lenta que en la primera etapa. Los productos que caracterizan esta etapa

son el dióxido de carbono, ácidos orgánicos, nitrógeno, amoniaco, hidrógeno,

metano, compuestos sulfurados y sulfitos de fierro, manganeso e hidrógeno.

También es importante recordar que los residuos sólidos, especialmente los

orgánicos, liberan agua y líquidos orgánicos. La basura, que actúa en cierta

medida como una esponja, recupera lentamente parte de estos líquidos al cesar la

presión ejercida sobre ella. La descomposición anaerobia rápidamente comienza

a actuar en un relleno sanitario, produciendo cambios en la materia orgánica,

primero de sólidos a liquido y luego de liquido a gas, pero es la fase de

licuefacción la que ayuda a incrementar el contenido de liquido en el relleno, y a la

vez su potencial contaminante.

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Conclusiones

147

CONCLUSIONES

1. El presente trabajo de graduación, aborda los temas abarcados en el curso de

Saneamiento Ambiental de la carrera de Ingeniería Civil, por lo que puede ser

considerado como un material de apoyo para los estudiantes que deseen

ampliar sus conocimientos en relación a los mismos, ya que se presentan los

conceptos fundamentales que se manejan en el ámbito medioambiental, así

como los parámetros básicos de diseño para las unidades de tratamiento y

disposición de agua potable, residual , excretas y desechos sólidos.

2. En Guatemala existe carencia de leyes que regulen el uso, tratamiento y

disposición del recurso hídrico, se cuenta con el Reglamento de las Descargas

y Reuso de Aguas Residuales y de la Disposición de Lodos, que propone

alcanzar sus primeras metas en el año 2011 y en su totalidad, en 2024;

actualmente se aplica la Norma Coguanor 29 001, que da a conocer los

límites aceptables para determinar la calidad del agua.

3. La elección de las unidades de tratamiento a diseñar y construir, tanto para

agua potable como residual, depende de las características que dichas aguas

presenten en relación a su calidad, así como del suelo y su topografía, clima y

las características propias de la población a servir, tanto sociales como

culturales y económicas.

4. El 50% del éxito que pueda llegar a alcanzar un proyecto, en este caso de

saneamiento del agua, suelo o aire, dependen del funcionamiento y utilidad

del mismo en la comunidad a servir, mientras que el otro 50% depende del

uso que se le dé en la comunidad, lo cual implica que el ingeniero no solo

debe estar preparado para planificar, diseñar y ejecutar los proyectos, sino

también para capacitar a la población, cuando sea necesario.

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Conclusiones

148

5. Los problemas de polución están presentes en nuestro medio, queda en

nosotros hacer algo por combatir su aumento a fin de contribuir, no solo con el

planeta sino con el bienestar de la humanidad.

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Recomendaciones

149

RECOMENDACIONES

1. Los docentes que imparten el curso de Saneamiento Ambiental u otros

relacionados con el tema, deben hacer conciencia en sus estudiantes, acerca

de la importancia e impacto del saneamiento de los elementos abióticos, de tal

forma que puedan desarrollar en si mismos, una ética ambiental que los

encamine a realizar proyectos que beneficien a las comunidades y a la vez, a

la sustentabilidad del planeta.

2. Tomando en cuenta el desarrollo sostenible, se recomienda implementar la

tecnología limpia o apropiada, en la construcción de las unidades de

tratamiento de agua potable y residual, así como en los sistemas de

disposición de excretas y desechos sólidos.

3. Es importante que se tome en cuenta lo establecido en el Reglamento de las

Descargas y Reuso de Aguas Residuales y de la Disposición de Lodos, ya

que si se logran alcanzar las metas propuestas en las cuatro fases que dicho

reglamento considera, se reducirá la contaminación en los cuerpos de agua

que sirven como receptores de las aguas residuales. De esta forma, no solo

se contribuye a la eliminación de contaminantes en el agua de ríos, lagos y

mares del país, sino que se conserva la vida vegetal y animal acuática.

4. Antes de poner en marcha el diseño de una planta de tratamiento de agua

potable o residual, debe considerarse la capacidad de pago de los pobladores

de la comunidad a servir, en función a su nivel económico o ingresos

percibidos mensual o anualmente, debido a que es importante que los

proyectos sean sostenibles y que la inversión que se realice no sea inútil

debido a la falta de uso y/o mantenimiento de las unidades construidas.

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Recomendaciones

150

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Bibliografía

151

BIBLIOGRAFÍA

1. Aguilar Ruiz, Pedro. Apuntes sobre el curso de Ingeniería Sanitaria 1. (2007).

Trabajo de graduación de Ing. Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos de

Guatemala, Facultad de Ingeniería.

2. Arellano Díaz, Javier. (2002) Introducción a la Ingeniería Ambiental. Alfaomega

grupo editor S.A. México.

3. Campos Gómez, Irene. (2000) Saneamiento Ambiental. San José de Costa

Rica: EUNED.

4. Diagnóstico de la Normativa Técnica sobre Calidad del Aire en Centroamérica.

Programa Políticas y Legislación Ambiental. Serie Política Ambiental. CCAD-

COSUDE. San Salvador, Enero 2007.

5. Figueroa Barrera, Fredy Saul. Aplicación de diseño de un relleno sanitario manual

en el municipio de Sumpango, Sacatepequez. (2005). Trabajo de graduación de

Ing. Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala.

6. Metcalf & Eddy. Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento, vertido y

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7. ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD. (1992) Filtración Rápida. Manual V:

Diseño. Tomo I: Criterios de diseño para la dosificación y mezcla rápida. CEPIS.

8. ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD. (2006). Guías para la calidad del

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9. ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD (OPS-OMS), CEPIS. (2005).

Guía para el Diseño de Desarenadores y Sedimentadores. Lima, Perú.


Guía para el Diseño de tanques sépticos, tanques imhoff y lagunas de

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Guía Básica de Saneamiento Ambiental Bibliografía

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11. ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD (OPS-OMS), CEPIS.

Programa Regional para la Promoción del Uso de Tecnologías Apropiadas en

Saneamiento Básico: Plantas de Filtración Rápida (PFR). Disponible en:

http://www.cepis.ops-oms.org/eswww/fulltext/tratagua/rapida/rapida.html


Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual

I: Teoría, tomo I. Lima, Perú.

13. Penido Monteiro, J. E. (2006) Manual de gestión integrada de residuos sólidos y

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14. Ramalho, R. S. Tratamiento de Aguas Residuales. Quebec, Canadá: Editorial

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15. Sans Fonfría, R. y Ribas, J.P.. (2004) Ingeniería Ambiental: Contaminación y

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16. Seoánez Calvo, M., Bellas Velasco, E., y Seoánez Oliet, P. (2002). Tratado de la

Contaminación Atmosférica: Problemas, tratamiento y gestión. Mundi-Prensa

Libros.

17. Solórzano Ponce, R. Y. (2005). Determinación de La Calidad del Agua para

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Carbonera, Municipio De Sanarate, Departamento de El Progreso, Guatemala.

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Guatemala, Facultad de Ingeniería.

18. WORLD HEALTH ORGANIZATION. (1998) Sanitation Promotion. WSSCC

Working Group on Promotion of Sanitation. Mayling Simpson-Hébert/ Wood, Sara.

19. Apuntes y notas del curso de Saneamiento Ambiental. Universidad de San

Carlos de Guatemala, Centro Universitario de Occidente.

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Anexos

xxi

Guía Básica de Saneamiento Ambiental Anexo 1

xxii


xxiii

Informe de análisis fisicoquímico y bacteriológico de agua


xxiv

Planta de Tratamiento de Aguas Residuales La Cipresada

Esta planta de tratamiento se ubica en el cantón La Cipresada, de la cabecera

departamental de Quetzaltenango. Fue construida en el año 1999, gracias a un plan

tripartito entre el proyecto PROSANA de CARE, Municipalidad de Quetzaltenango y

vecinos del lugar en el que se ubica la planta.

Su objetivo principal, es el de contribuir con la minimización de la

contaminación de las aguas que se depositan en el Río Seco. Actualmente se

encuentra a cargo del señor Israel Jacinto Luis, quien es el encargado general y

Operador 1 de dicha planta de tratamiento.

La PTAR La Cipresada, posee una capacidad de servicio de 250 viviendas, de

las cuales únicamente el 68% (170) se encuentran conectadas y solo el 56% (140)

hace uso de la misma, ya que el 12% restante corresponde a terrenos baldíos.

Actualmente, llegan dos caudales a la planta de tratamiento, los cuales

provienen del cantón La Cipresada y de dos colonias que se encuentran en el lugar.

La planta de tratamiento funciona por gravedad y hace uso de medios físicos,

químicos y bacteriológicos.

PTAR La Cipresada

Foto propia

Unidades de tratamiento:

Al inicio del proceso, se encuentra un pozo de visita al cual llegan los dos

caudales antes mencionados. Luego se realiza el proceso de pretratamiento,


xxv

iniciando con un derivador de demasías. Esta unidad permite que únicamente

ingrese al proceso, el caudal para el cual está diseñada la planta, por lo que posee

dos niveles y un by-pass que funciona principalmente en época lluviosa; el agua

que ingresa al by-pass es conducida a través de una tubería que descarga las

mismas, hacia un zanjón que se conecta directamente con el Río Seco.

Luego se presenta un canal de rejas par retener los sólidos de mayor tamaño

que transporta el agua residual. Esta unidad también cuenta con un by-pass que

permite el paso del agua, en caso de tener una acumulación excesiva de basura o

sólidos, en el canal de rejas. Para evitar esto, se cuenta con un rastrillo especial

para remover la basura, la cual se coloca en un depósito que permite que ésta

escurra el agua dentro del mismo canal.

Seguidamente se encuentra el desarenador, unidad encargada de depositar

los sólidos sedimentables que hayan pasado el canal de rejas. Posterior al

desarenador se encuentra una unidad de trampa de grasas, la cual posee una

cortina intermedia que en el fondo cuenta con un espacio vacío de 12 cm, el cual

permite el paso de las aguas a la siguiente cámara, mientras que las grasas se

retienen en la superficie de la primera.

Unidades de Pretratamiento

Fotos propias

Seguidamente se encuentra un sedimentador primario, que constituye el

tratamiento primario. Este sedimentador posee una longitud de 6.0 m y una


xxvi

profundidad de 2.25 m desde el fondo hasta el nivel del agua. Además cuenta con

un vertedero sutro y dos cortinas para retener las grasas y sólidos disueltos.

Sedimentador primario

Foto propia

Luego se encuentra un filtro percolador que contiene piedra volcánica porosa

sobre la cual se forma una película de zooglea. También posee tubería perforada

de HG con agujeros de diámetro de 3/8 plg, la cual conduce el agua y la deja caer

en esta unidad.

Filtro percolador

Fotos propias

El agua se filtra por esta piedra y luego es llevada hacia un sedimentador

secundario, donde finaliza el proceso de tratamiento de las aguas residuales, la cual

es llevada hacia una tubería de salida que conduce a un zanjón que se conecta

directamente con el Río Seco.


xxvii

Sedimentador secundario

Fotos propias

La purga de los lodos se realiza cada 6 meses y éstos son llevados hacia

patios de secado de lodos, que poseen un piso de piedrín sobre el cual se coloca

ladrillo. En estas cámaras, el lodo se seca por evaporación, la cual se realiza con

ayuda de la lámina que compone la unidad y así, se convierte en abono orgánico.

Lodos

Fotos propias

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