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8/19/2019 Unidad 2 Ciclo Hidrologico y Fuentes de Abastecimiento
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Universidad de San Carlos de Guatemala,Facultad de Arquitectura
UNIDAD 2, CICLO HIDROLOGICO,TIPOS DE CAPTACION
Y SISTEMAS DE TRATAMIENTOPresentado por
Arq. Jorge Luis Arévalo López
CONSTRUCCION 4
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¿ Qué es?El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación delagua entre los distintos compartimentos de la hidrosfera. Se trata deun ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención de reaccionesquímicas, y el agua se traslada de unos lugares a otros o cambiade estado físico.
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FasesEl ciclo del agua tiene una interacción constante con el ecosistema yaque los seres vivos dependen de esta para sobrevivir, y a su vezayudan al funcionamiento del mismo. Por su parte, el ciclo hidrológicopresenta cierta dependencia de una atmósfera poco contaminada y deun grado de pureza del agua para su desarrollo convencional, y de
otra manera el ciclo se entorpecería por el cambio en los tiempos deevaporación y condensación.
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Los principales procesos implicados en el ciclo del aguason:
1.- Evaporación: El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre lasuperficie terrestre y también por los organismos, en el fenómeno dela transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres vivos,especialmente las plantas, contribuyen con un 10 % al agua que seincorpora a la atmósfera. En el mismo capítulo podemos situar
la sublimación, cuantitativamente muy poco importante, que ocurre en lasuperficie helada de los glaciares o la banquisa.
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2.- Condensación: El agua en forma de vapor sube y se condensaformando las nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas.
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3.- Precipitación: Se produce cuando las gotas de agua que forman lasnubes se enfrían acelerándose la condensación y uniéndose las gotasde agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a lasuperficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puedeser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia).
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5.- Escorrentía: Este término se refiere a los diversos medios por losque el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno.En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de losllamados desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico deerosión y de transporte de sedimentos.
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6.- Circulación subterránea: Se produce a favor de la gravedad, comola escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión. Sepresenta en dos modalidades:
Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente enrocas karstificadas, como son a menudo las calizas, y es unacirculación siempre pendiente abajo.
Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticialque llena los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso
remontar por fenómenos en los que intervienen la presión yla capilaridad.
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7.- Fusión: Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa aestado líquido al producirse el deshielo.
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8.-Solidificación: Al disminuir la temperatura en el interior de una nube pordebajo de 0 °C, el vapor de agua o el agua misma se congelan,precipitándose en forma de nieve o granizo, siendo la principal diferenciaentre los dos conceptos que en el caso de la nieve se trata de una
solidificación del agua de la nube que se presenta por lo general a bajaaltura. Al irse congelando la humedad y las pequeñas gotas de agua de lanube, se forman copos de nieve, cristales de hielo polimórficos (es decir,que adoptan numerosas formas visibles al microscopio), mientras que en elcaso del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman unanube lo que da origen a la formación de hielo, el cual va formando elgranizo y aumentando de tamaño con ese ascenso. Y cuando sobre la
superficie del mar se produce una manga de agua (especie de tornado quese produce sobre la superficie del mar cuando está muy caldeada por el sol)este hielo se origina en el ascenso de agua por adherencia del vapor y aguaal núcleo congelado de las grandes gotas de agua.
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El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente por lo quenunca se termina, ni se agota el agua.
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CAPTACIONES
LAS CAPTACIONES, DEPENDIENDO DEL ORIGEN DE LA FUENTEDE AGUA DE LA QUE SE TRATE, PODEMOS CATALOGARLAS DELA SIGUIENTE MANERA:
A) SUBTERRANEA - MANANTIAL
- POZOS
LADERAFONDO
ARTESANALESPROFUNDOSGALERIAS FILTRANTES
B) SUPERFICIAL - RIO
- LAGOS O LAGUNAS
RIACHUELO
BALSA FLOTANTE
C) AGUAS DE LLUVIA SOLUCION INDIVIDUAL(PARA UNA SOLA
VIVIENDA)
COMPONENTES:- TECHO A DOS AGUAS
- CANALETAS- DUCTOS- FILTRO- DEPOSITO
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MANANTIAL DE LADERA
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A A A O O
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MANANTIAL DE FONDO
BALSA FLOTANTE
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BALSA FLOTANTE
CAPTACIÓN DE AGUA SUPERFICIAL
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CAPTACIÓN DE AGUA SUPERFICIAL
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GALERIAS FILTRANTES
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GALERIAS FILTRANTES
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Pozos(Clasificación según construcción)
Los que captan el agua del manto freático(pozos rasos, freáticos o someros).- Excavados ( D mayor 0.80 m)- Perforados o tubulares (D entre 0.05 a 0.40
m).Los que captan el agua del manto profundo(pozos profundos).
POZOS
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POZOS
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TR T MIENTO DE GU DESPUES DE
SU C PT CION
GeneralidadesProcesos unitarios principales:
- Sedimentación- Filtración- DesinfecciónTratamiento químico
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OBJETIVO:
Obtener agua para el Consumo Humano de acuerdo a losEspecificaciones Técnicas establecidos en: Normas Nacionales,Guías de la OMS, Directivas del Ente Regulador
TRATAMIENTO:
Conjunto de Actividades o Procesos que se realizan en formasecuencial, donde en cada proceso se realizan diferentesactividades: Operación, Evaluación, Medición de ParámetrosFisicoquímicos y Biológicos.
GENERALIDADES
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FUE
NTE
PROCESO
Agua AguaPara
REQUISITOS DE CALIDAD
ConsumoHumano
Cruda
• Norma Nacional NTG 29001
•Guías de la OMS
•DESIGNACION INTERNACIONAL OMS
•Superficial: Categoría 1:destinadas a la producción de agua potable:Clase A1: con desinfección, Clase A2: con tratamiento convencional,Clase A3: con tratamiento avanzado.
El Proceso de Tratamiento a realizarestá en función de la Materia Prima:
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TRATAMIENTO DE AGUA SUPERFICIAL
• Pre tratamiento
•Tratamiento
Cantidad
Calidad
Tiempo
FUENTE
• Cantidad variable
•Concentración variable
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PR ETR
A T
A M
IE
NTO
• Desinfectantes: Cl 2, O 3, NaOCl,etc.
Ventana deCaptación
Reducir CargaFisicoquímica
Reducir CargaBiológica
Eliminación deResiduosSólidos/Partículas en
suspensiónRejillas
Barraje
Captación
Desarenación Acumulación de Arena
•Turbiedad (Partículas finas ensuspensión)
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FUNCIÓN Y PROCESOS UNITARIOS PRINCIPALES
FUNCION:Eliminar sustancias físicas químicas y bacteriológicas con la
finalidad de potabilizar el agua.
PROCESOS UNITARIOS PRINCIPALES:1.- SEDIMENTACION2.- FILTRACION3.- DESINFECCION
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SEDIMENTADORES
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SEDIMENTADORES
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FILTRACION
Remover partículas no sedimentables y patógenos.Puede ser lenta o rápida.
- Filtración lenta: precisa de mayor área superficial, se empleageneralmente conjuntamente con los sedimentadores que no hanrecibido coagulantes y cuyos niveles de turbiedad no son muy elevadas(< 100 UT). El mantenimiento y limpieza se hace en forma manual,retirando cada cierto tiempo unos 5 cms de la superficie de arena.
- Filtros rápidos: remueven turbiedades mayores, necesitan de menos áreasuperficial pero precisan de mayor cuidado en su limpieza y operación.Requieren retrolavado periódico.
PRE FILTROS HORIZONTALES
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PRE FILTROS HORIZONTALES
FILTROS LENTOS TRADICIONALES
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FILTROS LENTOS TRADICIONALES
FILTROS LENTOS MODERNOS
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FILTROS LENTOS MODERNOS
FILTROS RAPIDOS TIPO I
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FILTROS RAPIDOS TIPO I
FILTRO RAPIDOS TIPO II
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FILTRO RAPIDOS TIPO II
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Cálculo de cantidadesEs necesario también desinfectar los diferentes componentes delsistema de abastecimiento. Para ello debe calcularse la cantidad decloro necesario según la siguiente formula:
P = V x D10 x %
Donde:P = peso del compuesto clorado a utilizar (gramos)V = volumen del componente a desinfectar (litros)D = dosis a aplicar (mgr/l)% = poder activo del compuesto clorado
CUADRO CANTIDAD DE CLORO (HIPOCLORITO) REQUERIDOS EN
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DESCRIPCIÓN CCONCENTRACIÓN
mg/lt o (ppm)
TTIEMPO DE
DERETENCIÓN(Horas)
PPESO DE
HIPOCLORITODE CALCIO(Kg)
Cantidad Mínima deAgua para diluir
Hipoclorito de calcio(lts)
Captación:Buzón de Reunión:
Reservorios:Hasta 5 m3.10” 15” 20” 25”
30” 40” 50” Mas de 50Tuberías:Pozos:
150 – 200150 – 200
5050505050
505050505050
2 – 42 – 4
44444
444444
0.8 (x m3)0.8 (x m3)
0.831.702.503.304.20
5.06.608.30
***
6565
65135200264336
400520664
CUADRO: CANTIDAD DE CLORO (HIPOCLORITO) REQUERIDOS ENLA DESINFECCIÓN DE INSTALACIONES DE AGUA
DESINFECCIÓN DE INSTALACIONES
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DESINFECCIÓN DE INSTALACIONES
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Otros desinfectantes
Existen otros componentes que permiten desinfectar el agua:a) Hervido o ebullición de las aguasb) Yodoc) Lejíad) Permanganato de potasio
e) Carbón activadoEn algunos lugares de la Sierra utilizan la filtración, a través de telas,para desinfectar el agua.En algunos lugares de la Selva se utilizan pancas de algunosvegetales para conseguir la eliminación de patógenos.
En la Costa se utilizan las piedras porosas.
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Relación entre el caudal de agua a desinfectar y el tipo de cloro a seraplicado
Rango de
caudal(l/seg)
Dosaje (mg/l)
1 2 3 4 50 – 2 Hipoclorito Hipoclorito Hipoclorito
Cloro 40HipocloritoCloro 40
HipocloritoCloro 40
2 – 5 Hipoclorito HipocloritoCloro 40
HipocloritoCloro 40
Cloro 40 Cloro 40
5 – 10 HipocloritoCloro 40
Cloro 40 Cloro 40 Cloro 40 Cloro 40
10 – 50 Cloro 40 Cloro 40 Cloro 40 Cloro 40 Cloro 40
50 – 100 Cloro 40 Cloro 40 Cloro 40 Cloro 40Cloro 900
Cloro 40Cloro 900
100 – 500 Cloro 40Cloro 900
Cloro 40Cloro 900
Cloro 40Cloro 900
Cloro 40Cloro 900
Cloro 900
500 – 1000 Cloro 900 Cloro 900 Cloro 900 Cloro 900 Cloro 900
Cloro 40 = Botellón 68 K Cloro 900 = Botellón 907 K
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TRATAMIENTO QUÍMICO
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TRATAMIENTO QUÍMICO1.COAGULACIÓN: Neutralización de cargas poradición de sales de aluminio y sales de hierro.
RADIO EFECTIVO
La adición de uncoagulante neutraliza lascargas, produciendo uncolapso de la "nube deiones" que rodean los
COLOIDE coloides de modo quepuedan aglomerarse.
Coagulante
Adición del
La adición de uncoagulante neutraliza lascargas, produciendo uncolapso de las “nubes deiones” que rodean loscoloides de modo quepuedan aglomerarse.
Á
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ESQUEMA DE DIFERENTES MEZCLADORES HIDRÁULICOS
Sulfato de Aluminio Granular Sulfato de Aluminio Solución
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Aplicaciónde
Coagulante
P
Aplicación deCoagulante
Mezclador Rápido tipo Vertedero
Ó
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2.FLOCULACIÓNMECÁNICA DE LA FLOCULACIÓN: Desarrollo de microcoágulos
FLOCULACIÓNPERICINÉTICA
FLOCULACIÓN
ORTOCINÉTICA
Esta producido por el movimiento natural de lasmoléculas del agua y esta inducida por la energía
térmica, este movimiento es conocido como elmovimiento browniano.
Se basa en las colisiones de las partículas debido almovimiento del agua, el que es inducido por unaenergía exterior a la masa de agua y que puede serde origen mecánico o hidráulico.
PRIMERO SEPRODUCE LA
FLOCULACIÓN
PERICINÉTICALUEGO SEPRODUCE LA
FLOCULACIÓNORTOCINÉTICA
AGLOMERACIÓN DE PARTÍCULAS
CLASIFICACIÓN DE FLOCULADORES
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CLASIFICACIÓN DE FLOCULADORES
CC
FLOCULADORES DE CONTACTO DE SÓLIDOS
FLOCULADORES DE POTENCIA
HIDRÁULICAS MECÁNICAS
VERTICAL HORIZONTAL
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C O S
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4.DECANTADORES:MECÁNICOSFig. 14 Decantador de Manto de Lodos Pulsator
V
C
R1
S
i
A
P
C
R
Fig. 7 Decantador Accelerator (AQUAZR B).
B
D
C
A F
B
E
C
D
G
Son unidades que permiten velocidadesascensionales que pueden llegar hasta 8m/h.
Este Decantador está constituido por untanque de fondo plano provisto en su basede una serie de tuberías que permiten ladistribución del agua coagulada sobre todoel fondo del Decantador.
Decantador Accelator
Decantador PulsatorHIDRÁULICOS
Presenta una zona central de floculaciónrodeado de una zona de decantación.
Estas zonas se comunican por la partesuperior e inferior, la llegada de agua crudase hace por las canaletas circulares situadosalrededor de la columna central de mezcla.
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