3. SISTEMA DE AGUA POTABLE
3.5. Planta de tratamiento de agua potable
Los valores que se obtienen en el análisis de agua son comparados con la NORMA CO 10.7
– 602, CÓDIGO DE PRACTICA PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO
DE AGUA POTABLE, DISPOSICIÓN DE EXCRETAS Y RESIDUOS LÍQUIDOS EN EL
ÁREA RURAL, en el cual se establecen valores deseables y valores máximos permisibles
de características físicas, químicas y microbiológicas, cabe señalar que dichos valores
corresponden a calidad de agua potable, descrita en la NTE INEN 1108, OMS, IEOS.
Los cuales se subdividen en 4 categorías de parámetros, se presentan en Tabla 3.3,
mientras que todos los análisis de las fuentes descartadas, se presentan en el Anexo 4.
Tabla 3.3. Resumen de resultados de los análisis de agua de la Quebrada Veno.
Parámetro
U
Resultado
Norma
Limite
deseable
Limite
máximo
permisible
Exige
tratamiento
PARÁMETRO I
Turbiedad
NTU
17.00
INEN
5.00
20.00
Cloro libre
residual
mg/l
0.00
INEN
0.5
0.30-1.00
PH
-
6.50
INEN
7.00-8.50
6.50-9.50
PARÁMETRO II
Coliformes
totales
NMP/100
ml
530
TULAS
-
3000.00
Color
Pt-Co
136.00
INEN
5.00
30.00
SI
Olor
-
Ausencia
INEN
Ausencia
Ausencia
Sabor
-
Ausencia
INEN
Inobjetable Inobjetable
PARÁMETRO III
Dureza
total
mg/l
15.00
INEN
120.00
300.00
Sólidos
totales
disueltos
mg/l
18.00
INEN
500.00
1000.00
Hierro
mg/l
0.06
INEN
0.20
0.80
Manganeso
mg/l
0.00
INEN
0.05
0.30
Nitratos
mg/l
6.16
INEN
10.00
40.00
Sulfatos
mg/l
2.00
INEN
50.00
400.00
Fluoruros
mg/l
0.00
INEN
0.76-0.65
0.80
PARÁMETRO IV
Arsénico
mg/l
0.00
INEN
0.00
0.05
Plomo
mg/l
0.00
INEN
0.00
0.05
Cromo
exavalente
mg/l
0.00
INEN
0.00
0.05
Cadmio
mg/l
0.00
INEN
0.00
0.005
Cianuro
mg/l
0.00
INEN
0.00
0.00
Fuente: El autor
Elaboración: El autorDentro de estas características de los 4 parámetros se puede apreciar en los grupos que se
encuentra dentro de los rangos máximos permisibles de las normativas INEN, TULAS.
Dichos valores según la Norma Ex IEOS solo exige métodos convencionales de tratamiento.
Globalmente los resultados obtenidos del agua que se va a abastecer el sistema de agua
potable del barrio Valle del Quimi, cumplen con los parámetros físicos, químicos y
microbiológicos. Existen valores apreciables de contaminación bacteriológica debido a que
la fuente y la microcuenca no tienen protección adecuada, lo cual se mejorará con lo
expuesto en la recomendación del tema de Calidad Sanitaria de la Fuente del presente
proyecto.
Selección del tipo de tratamiento.
Los procesos de tratamiento que recomienda el Código Ecuatoriano de la Construcción en
las partes que corresponde a diseño de sistemas de abastecimiento de agua potable (CPE
INEN 005-9-1 y CPE INEN 005-9-2), son los mencionados en las siguientes tablas:
Tabla 3.4. Procesos de tratamiento sugeridos en función del tipo de la fuente de
abastecimiento.
Fuente
Procesos de tratamiento
Pozo somero
Pozo profundo
Vertientes
Superficiales
Desinfección
Disposición de hierro, CO2 y desinfección.
Desinfección
Prefiltración, filtración lenta y desinfección.
Fuente: Instituto Ecuatoriano de Normalización. (1997). C.E.C. Código de practica
para el diseño de sistemas de abastecimiento de agua potable, disposición de
excretas y residuos líquidos en el área rural (pp.38). Quito, Ecuador.
Elaboración: El autorTabla 3.5. Tratamiento según la calidad bacteriológica.
Clasificación
NMP/100ml de
bacterias coliformes
Exige solo tratamiento de desinfección.
0-50
Exige métodos convencionales de
tratamiento.
50-5000
Contaminación intensa que obliga a
tratamientos más activos.
5000-50000
Contaminación muy intensa que hace
inaceptable el agua a menos que se
recurra a tratamientos especiales, estas
fuentes se utilizarán solo en casos
extremos.
Más de 50000
Fuente: Instituto Ecuatoriano de Normalización. (1992).C.E.C. Normas para estudio y
diseño de sistemas de agua potable y disposición de aguas residuales para
poblaciones mayores a 1000 habitantes (pp.28). Quito, EcuadorQuito, Ecuador.
Elaboración: El autorTabla 3.6. Tratamientos probables.
Características del agua
Tratamiento probable
Turbiedad media <10 UNT
NMP < 1000col /100 mL
Filtración lenta
Turbiedad media <50 UNT
NMP < 1000col /100 mL
Filtración
lenta
con
Pre
tratamiento
Turbiedad media <150 UNT
NMP < 1000col /100 mL
Filtración
lenta
con
sedimentación simple y pre
tratamiento
Fuente: Instituto Ecuatoriano de Normalización. (1992).C.E.C. Normas para estudio y
diseño de sistemas de agua potable y disposición de aguas residuales para
poblaciones mayores a 1000 habitantes (pp125). Quito, EcuadorQuito, Ecuador.
Elaboración: El autorMediante la empresa encargada de realizar los análisis de agua de la quebrada Veno del
barrio Valle del Quimi, se recomienda un tratamiento para remover el color las cuales son:
coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección con una dosis de
Coagulante y Polímero.
Debido a las características químicas del agua, la remoción color requiere un tratamiento
más complejo y son más costosas para un sistema de abastecimiento para comunidades
pequeñas.
Mediantes los análisis de agua el parámetro más crítico del agua hacer tratada es el color,
mediante una cotización de una planta compacta con la empresa Austro riego la misma que
nos recomienda una óptima y económica plata la cual permitirá resolver el problema del
color del agua a distribuir.
Planta compacta (a presión).
Con los resultados de los análisis de agua se recomienda diseñar la planta compacta que
contenga las siguientes unidades de tratamiento:
Filtros en serie
Desinfección
Tanque de reserva
Figura.3.4. Esquema de planta compacta (a presión)
Fuente: Autor
Elaboración: Autor
Filtración a presión con material de adsorción.
Es la retención de partículas sedimentables y en suspensión, a través de un medio poroso.
Este proceso se magnifica en un filtro a presión por la reducción del área de filtrado ya que
aumenta la velocidad del flujo es a presión y se facilita su lavado mediante el “retrolavado a
presión”. Existen muchos medios filtrantes que dependen del tipo de contaminantes que
posea el agua cruda para ser elegidos y usados en los filtros.
La filtración para la calidad de agua de este proyecto, es un proceso de purificación del agua
que normalmente usa lechos de arena silícica como medio filtrante, antracita, zeolita,
Turbidex y carbón u otras resinas especiales. (Ver Figura 3.5)
Llegada de la
conducción
3 Filtros en
serie
Desinfección
Tanque de
almacenamiento
Salidad a red
de distribución
Conexiones
domiciliarias
Figura.3.5. Planta compacta (presión)
Fuente: Austro riego CIA. LTDA, 2016
Elaboración: Austro riego CIA. LTDA, 2016
Las plantas de tratamiento compactas son fáciles de dar operación y mantenimiento, ya que
trabajan con filtros a presión.
La limpieza de los filtros se realiza mediante retrolavado y dura muy poco, de 2-5 minutos,
esto no influye en el llenado de la reserva (Austro riego CIA. LTDA, 2016).
La filtración a presión removerá entre 97% al 99% de factores contaminantes orgánicos
como los análisis físicos, químicos y microbiológicos (Austro riego CIA. LTDA, 2016), la
desinfección eliminará los microorganismos patógenos, de esta manera la calidad del agua
tratada superará los estándares de calidad para el consumo humano que establece la
normativa vigente.
Los materiales filtrantes son los siguientes:
Arena Silícica.
La filtración de la arena se utiliza con frecuencia ya que es un método muy robusto
para separar los sólidos suspendidos del agua. La filtración media consiste en una
capa múltiple de la arena con una variedad en tamaño y gravedad específica. Los
filtros de arena se pueden proveer en diversos tamaños y ambos pueden ser
manejados manualmente o de forma totalmente automática.
Antracita.
La antracita es un excelente medio de filtración para clarificación del agua en uso
potable o industrial, cuando es usada en combinación con arenas filtrantes. Es un
carbón minera, de color negro, brillante, con gran dureza, presenta mayor contenido
en carbono, hasta un 95%. Debido a la forma especial de sus granos permite que el
material que se encuentra en suspensión sea retenido en la profundidad del lecho
filtrante. Remueven hierro, sílice, manganeso, alcalinas y fósforo
Zeolita.
La zeolita posee una estructura a base de minerales volcánicos y cristales que
funcionan como intercambiadores de iones. A su vez, poseen canales de materiales
microporosos. En el intercambio de iones los canales absorben los elementos
contaminantes del agua purificándola y filtrándola. En la parte interna de la zeolita la
presencia de oxígeno es mínima por el exceso del consumo exterior, lo cual provoca
un asentamiento de las bacterias y una eliminación del nitrato convirtiéndolo en
nitrógeno evaporable por medio del carbono (Rojas, 2006).
Remueve amoniaco, amonio y metales pesados
Turbiedex.
Turbidex está compuesto por un mineral alumino-silicato de alta superficie que
provee una filtración de sólidos suspendidos excepcional. La naturaleza
macroporosa de este medio filtrante, permite la filtración a un nivel de partículas de 5
micras. La superficie irregular y alta porosidad del Turbidex lo convierten en el medio
filtrante perfecto para la remoción de sólidos suspendidos.
Funcionamiento: Los filtros de arena proveen una filtración nominal de 25 micras,
filtros multimedia (lecho profundo) pueden filtrar hasta 12 micras. Turbidex tiene la
capacidad de filtrar partículas con tamaño menor a 5 micras. Los filtros con Turbidex
pueden retener hasta tres veces más sólidos por ciclo entre retrolavados que los
filtros comunes de arena. Los sedimentos son atrapados a través de la extensa
superficie del medio, permitiendo corridas más largas entre retrolavados,
consiguiendo un ahorro de agua y una mucha mejor calidad de agua producida. La
naturaleza hidrofílica del Turbidex permite flujos hasta 25% mayores por área
filtrante. Esta característica le permite filtrar más agua con una menor inversión de
capital en equipo.
Carbón activo.
El carbón activado posee la virtud de adherir o retener en su superficie uno o más
componentes (átomos, moléculas, iones) del líquido que está en contacto con él.
Este fenómeno se denomina poder adsorbente. La adsorción es la responsable de
purificar, desodorizar y decolorar el agua, líquidos o gases que entren en contacto
con el elemento adsorbente.
Desinfección.
La desinfección se define como la eliminación de agentes infecciosos (bacterias,
microrganismos patógenos), por medio de la aplicación de sustancias químicas u otros
métodos no agresivos como ultravioleta u ozono.
El agua que se suministra a las poblaciones, debe reunir las condiciones de potabilidad y no
basta que presente condiciones físico-químicas buenas, sino también que no contenga
bacterias patógenas; es decir, bacterias que son peligrosas para la salud de los
consumidores.
La manera más sencilla, precisa y económica de cloración para cualquier tipo de proceso
que requiera de agua libre de contaminantes.
El sistema Provitab 3®, puede ser utilizado para cualquier tipo de proceso de manera segura
e incluso puede operarse sin la necesidad de energía eléctrica. Algunas aplicaciones que
resultan ampliamente beneficiadas con este sistema son: Potabilización, aguas residuales,
riego, plantas de procesos alimentarios, etc.
En todos los procesos de desinfección de agua, el cloro juega un papel fundamental, ya que
es el único producto que de manera económica logra una destrucción de microorganismos
tal, que garantiza una desinfección eficiente en todas las necesidades de uso del agua.
Provitab 3® es un sistema de cloración, que puede dosificar bajas concentraciones hasta los
niveles más elevados requeridos en cualquier proceso de manera controlada y uniforme.
Consta de un equipo clorador especialmente diseñado para el correcto funcionamiento de la
formulación de Provitab 3® que aporta cloro por medio de nuestro exclusivo y novedoso
sistema de tabletas, garantizando la pureza del mismo y el bienestar del operario, ya que no
entra en contacto con el producto.
El sistema Provitab 3® se puede integrar en cualquier sistema de cloración existente de
manera económica. Funciona ingresando al clorador un flujo de agua controlado, de una
derivación del caudal o tubería principal que se desea clorar. (Ver Figura. 3.6)
Figura.3.6. Cloro Provitab en tabletas.
Fuente: Austro riego CIA. LTDA, 2016
Elaboración: Austro riego CIA. LTDA, 2016
Kilogramo de Provitab en tableta:
T CC (Ec. 43)
Donde:
TP
-
Tableta de cloro (kg).
Q
-
Caudal de diseño (L/s).
D
-
Dosificación en ppm=1 recomendada por el fabricante.
C
C-
Concentración de cloro = 70%.
H
-
Horas de inyección (horas).
Kilogramos de cloro:
T�
(Ec. 44)
Donde:
TP
h-
Tableta de Provitab en (kg) consumidas en una hora.
Q
-
Caudal de diseño .
D
-
Dosificación .
Figura.3.7. Cálculo de consumo de cloro Provitab en tabletas.
Fuente: Austro riego CIA. LTDA, 2016
Elaboración: Autor
Ventajas del sistema de la planta de tratamiento.
Para el diseño final se optó por la planta de tratamiento compacta (a presión) por la
siguiente razón:
Fácil de mantenimiento.
Menor costo que las convencionales (80% menos)
Menor superficie de tratamiento (5.40x10.20m)
Instalación y operación inmediata (2 días)
Facilidad en la operación y mantenimiento (retro lavado)
Materiales resistentes a oxidación y fisuras por rigidez.
No requiere infraestructura costosa para su cerramiento y protección.
No se requiere cambios de accesorios periódico.
No requiere energía eléctrica.
Presión de trabajo mínima, 15 m.c.a
Caudal Lts/seg. CLIENTE:0.62
Dosificación Horas Tabletas Kg Provi-Tab
PPM Inyecc./Bombeo consumidas/Día al Dia Diario Mes
37.2 1 24 0.52 0.10 $ 1.21 $ 36.19
REND. ECUADOR 1 30% 0.37 0.07 $ 0.84 $ 25.34
PO R CALIDAD DE AGUA INGRESAR
Rec/dias #1C 36.38 # pastillas 15 Recarga (dias) 30 # pastillas 12.00
Rec/dias #2C 72.76 # pastillas 50 Recarga (dias) 30 # pastillas 21.00
Rec/dias #3C 109.14 # pastillas 35 Recarga (dias) 15 # pastillas 5.00
Rec/dias #4C 145.51 # pastillas 50 Recarga (dias) 30 # pastillas 10.00
Rec/dias #8C 291.03 # pastillas 100 Recarga (dias) 16 # pastillas 5.00
Kg CL2 /hora : 0.00 FLUJOMETRO
Kg de CL2/dia: 0.05 Flujo (Lts/min) 2.11 437 dias
Durac.(días)Tamb.216 u Flujo (Lts/seg) 0.035 414 Precio / Kilo $ $ 11.55 AR1
591 Calculo Inv/ días 30
En condiciones de PH(7 a 7,6)
EQUIPO 2C: NUMERO DE TABLETAS 21, RECARGAR CADA 30 DIAS
Caudal Lts/min CONSUMO
Rendimiento Tambor 45.6 kilos
ESTUDIOS DEFINITIVOS DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE PARA EL BARRIO VALLE DEL QUIMI, CANTÓN EL PANGUI, PROVINCIA DE ZAMORA CHINCHIPE