RESUMEN. La potabilización del agua consiste en la eliminación de compuestos volátiles

RESUMEN La potabilización del agua consiste en la eliminación de compuestos volátiles seguida de la precipitación de impurezas con floculantes, filtración y desinfección con cloro. Las aguas procedentes de los ríos, necesitan un tratamiento complejo y caro antes de ser suministradas a los consumidores, debido a que las precipitaciones traen cantidades apreciables de materia solida; por lo tanto el objetivo de la potabilización es garantizar al consumidor que el tipo de agua captada esta dentro de la calidad indicada en la norma INEN 1108 determinada. Uchupucún es una planta de tipo convencional integrada por los procesos de coagulación, sedimentación, filtración rápida y desinfección. Las unidades de floculación están compuestas de dos cámaras de floculación. dispone de cuatro sedimentadores de placas paralelas de flujo ascendente con una tasa superficial de diseño de 130 m 3 /m 2 /día. El Sistema de filtración está compuesto por seis unidades, intercomunicadas tanto a la salida como a la entrada. Cada filtro tiene 32.m2 de área filtrante, con lechos dobles de arena y antracita. El sistema de desinfección está compuesto de un dosificador de cloro gas que tienen una capacidad máxima de 10 Kg/h. Se sabe que hasta la actualidad EMAPAL ha realizado un estudio para evaluar la planta de tratamiento Uchupucún. Con la ejecución de esta tesis se aportó con los resultados de las pruebas obtenidas, para conocidas sus características y problemas más evidentes pueda tomar correctivos para un óptimo servicio a la comunidad. 1

PALABRAS CLAVES: Agua potable, Planta de tratamiento, Planta de Uchupucún, Optimización de planta de tratamiento, floculación, sedimentación, filtración, desinfección. 2

INDICE DE CAPITULOS CAPITULO 1 PAGINA 13 1.1 EL AGUA 14 1.1.1 GENERALIDADES 14 1.1.2 MICROBIOLOGIA 14 1.1.3 CARACTERISTICAS FISICAS 16 * TURBIEDAD 16 * SÓLIDOS Y RESIDUOS 17 * COLOR 19 * OLOR Y SABOR 19 * TEMPERATURA 21 * Ph 21 1.2 AGUA POTABLE 23 1.2.1 NORMA TÉCNICA ECUATORIANA AGUA POTABLE 1108: 2006 23 1.2.1.1 Requisitos de la Norma Técnica Ecuatoriana 23 Objeto 23 Alcance 23 Definiciones 23-25 Disposiciones generales 25 Requisitos específicos 26 Requisitos microbiológicos 30 Inspección 30 Métodos de ensayo 30 3

1.3 PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE 31 1.3.1 TIPOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA 31 1.3.2 SISTEMAS DE AGUA POTABLE 32 1.3.3 FUENTES DE AGUA DE ORIGEN SUPERFICIAL 33 1.4 PROCESO DE POTABILIZACION DEL AGUA 33 1.4.1 ENTRADA O CAPTACION DEL AGUA CRUDA 33 1.4.2. SUSTANCIAS QUÍMICAS EMPLEADAS EN LA COAGULACIÓN 34 - Coagulantes 34 - Modificadores de Ph 34 - Ayudantes de coagulación 35 1.4.3 PROCESOS DE COAGULACION MEZCLA RAPIDA 35 1.4.3.1 ETAPAS DE LA COAGULACIÓN 36-37 1.4.4 PROCESO DE FLOCULACIOON 38 1.4.4.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FLOCULACIÓN 38 1.4.5 PROCESO DE SEDIMENTACION 39 1.4.6 PROCESO DE FILTRACION 39 1.4.6.1 MECANISMOS DE LA FILTRACIÓN 40 1.4.7 PROCESO DE DESINFECCION 41 1.4.7.1 LA CLORACIÓN 42 1.4.7.2 CARACTERÍSTICAS DEL CLORO COMO DESINFECTANTE 43 1.4.8 PRUEBA DE JARRAS 43 1.4.9 ENSAYO CON TRAZADORES 44 4

1.5 DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE UCHUPUCÚN 45 CAPITULO 2 50 2.- MATERIALES Y MÉTODOS EMPLEADOS 51 2.1 METODOLOGIA EMPLEADA 51 2.2 PRUEBA DE TRAZADORES 55 Sustancias trazadoras 55 Limitaciones de la prueba con trazadores 55 Materiales y Métodos 56 Proceso de Dosificación instantánea 56 Modelos de flujo 60 2.3 ENSAYO DE PRUEBA DE JARRAS 62 Materiales y Equipos necesarios 63 Preparación de Solución de Coagulantes y Polielectrolitos para los Ensayos de Pruebas de Jarra. 63 Sulfato de Aluminio Solución al 1% 63 Solución de Polímero (PRAESTROL 650) al 0.1% 63 Solución de Polímero (PRAESTROL 650) al 0.01% 64 Procedimiento 64 Interpretación 65 2.3.1 CURVA DE CALIBRACIÓN PARA DOSIFICADORES DE SOLUCIONES COAGULANTES 65 Factores necesarios para la creación de una curva de calibración 66 2.3.1.1 DOSIFICACION DE SULFATO DE ALUMINIO 67 2.3.1.2 DOSIFICACION DE POLIMERO 68 69 5

2.4.- PROCEDIMIENTOS NORMALIZADOS DE ANALISIS 2.4.1 BACTERIOLOGICO 70 Equipos 70 Reactivos 76 2.4.1.1 Preparación de Medios de Cultivo 77 2.4.1.2 Procedimiento de análisis de las muestras 77 2.4.1.3 Lectura de tubos positivos 78 2.4.2 FISICO QUIMICOS 80 2.4.2.1 Determinación del color 80 Generalidades 80 Fundamento 80 Materiales y equipos 80 Procedimiento 80 Resultados e interpretación 81 2.4.2.2 Determinación de la Turbiedad 82 Generalidades 82 Fundamento 82 Materiales y equipos 82 Procedimiento 82 2.4.2.3 Determinación del ph 84 Generalidades 84 Fundamento 84 Materiales y equipos 84 Procedimiento 84 Resultados e interpretación 85 2.4.2.4 Alcalinidad 85 Generalidades 85 Materiales y equipos 85 Procedimiento 86 Cálculos 86 2.4.2.5 Dureza Total 87 Generalidades 87 Fundamento 87 6

Materiales y equipos 87 Reactivos 87 Cálculos de la constante del EDTA 88 Procedimiento 89 Cálculos 89 2.4.2.6 Dureza Cálcica 89 Método del EDTA 89 Fundamento 89 Reactivos 89 Procedimiento 90 Cálculos 90 2.4.2.7 Dureza Magnésica 91 Cálculo 91 2.4.2.8 Acidez 91 Generalidades 91 Materiales y Reactivos 91 Cálculo de la constante del NaOH 0.02N 92 Procedimiento 92 Cálculo 92 2.4.2.9 Conductividad 93 Generalidades 93 Materiales y equipos 93 Procedimiento 93 2.4.2.10 Sólidos Disueltos Totales 94 Generalidades 94 Materiales y equipos 94 Procedimiento 95 2.4.2.11 Cloruros 95 Método Argentométrico 96 Materiales y Reactivos 95 Procedimiento 96 Cálculos 96 2.4.2.12 Cloro Residual 97 Fundamento 97 Materiales y equipos 97 Procedimiento 98 7

Resultados e interpretación 98 CAPITULO 3 99 3.- ANALISIS DE RESULTADOS 100 3.1 RESULTADOS 107 3.1.1 TANQUE DE FLOCULACION 1 107 3.1.2 TANQUE DE FLOCULACION 2 117 3.1.3 RESULTADOS EN EL ANALISIS BACTERIOLOGICO 126 GRÁFICO N 9 128 GRÁFICO N 10 130 GRÁFICO N 11 132 GRÁFICO N 12 134 GRÁFICO N 13 136 GRÁFICO N 14 138 GRÁFICO N 15 138 Porcentaje de remoción de contaminación bacteriológica en las PRE-etapas de tratamiento 140 Porcentaje de remoción de coliformes totales 145 Porcentaje de remoción de coliformes termorresistentes 147 GRÁFICO N 16 145 GRÁFICO N 17 147 3.1.4 RESULTADOS EN EL ANALISIS FISICO-QUIMICO 149 GRÁFICO Nº 18 152 GRÁFICO Nº 19 152 GRÁFICO Nº 20 152 GRÁFICO Nº 21 155 GRÁFICO Nº 22 156 GRÁFICO Nº 23 157 GRÁFICO Nº 24 158 GRÁFICO Nº 25 159 GRÁFICO Nº 26 160 8

GRÁFICO Nº 27 161 GRÁFICO Nº 28 162 GRÁFICO Nº 29 163 GRÁFICO Nº 30 165 GRÁFICO Nº 31 165 GRÁFICO Nº 32 166 GRÁFICO Nº 33 167 GRÁFICO Nº 34 168 GRÁFICO Nº 35 169 GRÁFICO Nº 36 170 GRÁFICO Nº 37 171 GRÁFICO Nº 38 172 Porcentaje de remoción de turbiedad en las PRE-etapas de tratamiento 171 GRÁFICO Nº 39 173 GRÁFICO Nº 40 174 GRÁFICO Nº 41 175 GRÁFICO Nº 42 176 GRÁFICO Nº 43 177 CAPITULO 4 179 4.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 180 4.1.- CONCLUSIONES 180 4.2.- RECOMENDACIONES 187 5.- BIBLIOGRAFÍA 188 ANEXOS 190 ANEXO 1 Prueba de jarras 191 ANEXO 2 Análisis Microbiológico 217 9

UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS ESCUELA DE BIOQUÍMICA Y FARMACIA OPTIMIZACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE UCHUPUCUN TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE: BIOQUÍMICO FARMACÉUTICO DIRECTOR DE TESIS: Dr. Eduardo Sánchez S. CUENCA - ECUADOR 2009 2010 10

AGRADECIMIENTO Ante todo agradezco a Dios por ser mi mejor amigo y fortaleza, darme todo lo que tengo y mantenerme siempre de pie. A mi Director Asesor, Dr. Eduardo Sánchez, quien durante el desarrollo de la tesis me acompañó hasta culminar hoy el presente proyecto, compartiendo su conocimiento conmigo. A la Dra. Adelina Astudillo M., quienes tuvieron la amabilidad de aportar sus conocimientos en la realización de este trabajo: mi sincero agradecimiento. Agradezco al personal técnico y laboratorio de la planta de tratamiento - Empresa Municipal de Agua Potable y Alcantarillado (EMAPAL), quienes facilitaron las instalaciones, equipos y reactivos para los análisis correspondientes durante el tiempo de estudio. Y en general a todas las personas que en forma desinteresada proporcionaron ayuda e información necesaria para conseguir los objetivos propuestos al inicio del proyecto. 11

DEDICATORIA A mis padres: por su incondicional apoyo moral, económico; que sea Dios quien retribuya sus inconmensurables bendiciones, porque fueron el pilar fundamental en la culminación de carrera. A mi princesa, Madeline Cecibel, quien sobrellevó mis largas ausencias; siendo mi inspiración en todo momento de mi lucha diaria. Cecibel 12

INTRODUCCIÓN La Empresa Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Azogues, EMAPAL, es una entidad con personería jurídica y autonomía administrativa y patrimonial, subordinada a los actos decisorios del Ilustre Concejo Municipal de Azogues, que opera sobre bases comerciales y cuyo objetivo es la prestación de los servicios públicos de agua potable y alcantarillado y servicios afines, así como la atención a las necesidades de los mismos. Se sabe que hasta la actualidad EMAPAL ha realizado un estudio para evaluar la planta de tratamiento Uchupucún. Con la ejecución de este proyecto pretendo aportar con los resultados de las pruebas obtenidas, para que conocidas sus características y problemas más evidentes pueda tomar correctivos para un óptimo servicio a la comunidad. 13

Capitulo 1 1.1 EL AGUA. 1.1.1 GENERALIDADES El agua constituye un elemento natural indispensable para el desarrollo de la vida y de las actividades humanas; resulta difícil imaginar cualquier tipo de actividad en la que no se utilice, de una u otra forma. 1 Se considera que el agua es un solvente universal, debido a que es capaz de disolver o dispersar la mayoría de sustancias con las que tiene contacto, sean estas sólidas, líquidas o gaseosas, y de formar con ellas iones, complejos solubles e insolubles, coloides o simplemente partículas dispersas de diferente tamaño y peso. 1 1.1.2 MICROBIOLOGIA El agua, alimento esencial para los animales incluido el hombre, frecuentemente actúa como vehículo de transmisión de microorganismos 1.- MODULO DISEÑO SAP Filtración Rápida- Aspectos fisicoquímicos de la calidad del agua Pág., 2 14

entéricos. La materia fecal puede accidentalmente alcanzar una fuente de abastecimiento. La Organización Mundial de la Salud (OMS) en sus Guías para la calidad del agua potable, y otras normas internacionales, establecen o recomiendan requisitos de calidad para el agua de consumo humano. En general, la normativa establece que el agua es apta bacteriológicamente para consumo si se encuentra exenta de microorganismos patógenos de origen entérico y parasitario intestinal. Ellos transmiten enfermedades tales como salmonelosis (Salmonella), shigelosis (Shigella), colera (Vibrio Cholerae), amebiasis (Entamoeba histolytica), alteraciones gastrointestinales (Aeromonas mesófilas, Helicobacter pylori, Campylobacter); giardiasis (Giardia lamblia), cristosporidiosis (Crystosporidium), esquistosomiasis (Schistosoma), desórdenes hepáticos (virus de hepatitis), etc. 2 1.1.3 CARACTERISTICAS FISICAS 3 Las características físicas del agua, llamadas así porque pueden impresionar a los sentidos (vista, olfato, etcétera), tienen directa incidencia sobre las condiciones estéticas y de aceptabilidad del agua. Se consideran importantes las siguientes: 2 MODULO DISEÑO SAP Filtración Rápida- Aspectos biológicos de la calidad del agua Bióloga Margarita Aurazo de Zumaeta- pg, 9 3 MODULO DISEÑO SAP Filtración Rápida- Aspectos fisicoquímicos de la calidad del agua - Quím. Ada Barrenechea Martel páginas 4-16; 41 15

TURBIEDAD Las sustancias responsables de la turbiedad del agua son las partículas en suspensión, tales como arcilla, minerales, sedimentos, materia orgánica e inorgánica, bacterias y otros microorganismos. Para su remoción se requiere usar coagulantes, acondicionadores de ph, ayudantes de coagulación, etcétera. La medición de la turbiedad se realiza mediante un turbidímetro o nefelómetro. Las unidades utilizadas son, por lo general, unidades nefelométricas de turbiedad (UNT). La Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108: 2006 fija como máximo permisible 5 NTU (Unidad Nefelométrica de Turbiedad) y como índice de calidad 1NTU. 4 SÓLIDOS Y RESIDUOS Se denomina así a los residuos que se obtienen como materia remanente luego de evaporar y secar una muestra de agua a una temperatura dada. Según el tipo de asociación con el agua, los sólidos pueden encontrarse suspendidos o disueltos. Las partículas pueden estar: Disueltas (hasta un milimicrómetro), en cuyo caso físicamente no influirán en la turbiedad, pero sí podrían definir su color u olor. 4 Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108: 2006 16

Formando sistemas coloidales (1 a 1.000 milimicrómetros), que son las causantes de la turbiedad neta del agua. En forma de partículas suspendidas (por encima de 1.000 milimicrómetros), las cuales caen rápidamente cuando el agua se somete a reposo. Es necesario aclarar que las pruebas analíticas para determinar las formas de los residuos no determinan sustancias químicas específicas y solo clasifican sustancias que tienen propiedades físicas similares y comportamiento semejante frente a las diferentes condiciones ambientales. Sólidos totales: Corresponden al residuo remanente después de secar una muestra de agua. Equivalen a la suma del residuo disuelto y suspendido. El residuo total del agua se determina a 103 105 ºC. Equivalencias: Sólidos totales = sólidos suspendidos + sólidos disueltos Sólidos totales = sólidos fijos + sólidos volátiles Sólidos disueltos o residuos disueltos: Mejor conocidos como sólidos filtrables, son los que se obtienen después de la evaporación de una muestra previamente filtrada. Comprenden sólidos en solución verdadera y sólidos en estado coloidal, no retenidos en la filtración, ambos con partículas inferiores a un micrómetro. 17

Sólidos en suspensión. Corresponden a los sólidos presentes en un agua residual, exceptuados los solubles y los sólidos en fino estado coloidal. Se considera que los sólidos en suspensión son los que tienen partículas superiores a un micrómetro y que son retenidos mediante una filtración en el análisis de laboratorio. Sólidos volátiles y fijos: Los sólidos volátiles son aquellos que se pierden por calcinación a 550 ºC, mientras que el material remanente se define como sólidos fijos. La mayor parte de los sólidos volátiles corresponden a material orgánico. Los sólidos fijos corresponden, más bien, a material inorgánico. COLOR Esta característica del agua puede estar ligada a la turbiedad o presentarse independientemente de ella. Esta característica del agua se atribuye comúnmente a la presencia de taninos, lignina, ácidos húmicos, ácidos grasos, etcétera. En la formación del color en el agua intervienen, entre otros factores, el ph, la temperatura, el tiempo de contacto, la materia disponible y la solubilidad de los compuestos coloreados. Se denomina color aparente a aquel que presenta el agua cruda o natural y color verdadero al que queda luego de que el agua ha sido filtrada. 18

La Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108: 2006 fija como límite máximo permisible 15 UC (Unidad de Color). 4 OLOR Y SABOR El sabor y el olor están estrechamente relacionados; por eso es común decir que A lo que huele, sabe el agua. Estas características constituyen el motivo principal de rechazo por parte del consumidor. En términos prácticos, la falta de olor puede ser un indicio indirecto de la ausencia de contaminantes, tales como los compuestos fenólicos. Por otra parte, la presencia de olor a sulfuro de hidrógeno puede indicar una acción séptica de compuestos orgánicos en el agua. La tabla 1 presenta un resumen de algunos olores característicos del agua, de acuerdo con su origen. Naturaleza Origen Olor balsámico Flores Dulzor Coelosphaerium Olor químico Aguas residuales industriales Olor a cloro Cloro libre Olor a hidrocarburo Refinería de petrolero Olor medicamentoso Fenol, yodoformo Olor a azufre Acido sulfúrico Olor a pescado Pescado, mariscos Olor séptico Alcantarillado Olor a tierra Arcillas húmedas 19

Olor fecaloide Olor a moho UNIVERSIDAD DE CUENCA Retrete, alcantarillado Cueva húmeda Olor a legumbres Hierba, hojas en descomposición Tabla 1. Olores característicos del agua y su origen MODULO DISEÑO SAP Filtración Rápida- Aspectos fisicoquímicos de la calidad del agua - Quím. Ada Barrenechea Martel En el agua se pueden considerar cuatro sabores básicos: ácido, salado, dulce y amargo. La cloración en presencia de compuestos fenólicos puede imprimir un mal sabor en el agua, por la formación de derivados clorados que producen un sabor a derivados fenólicos. TEMPERATURA Es uno de los parámetros físicos más importantes en el agua, pues por lo general influye en el retardo o aceleración de la actividad biológica, la absorción de oxígeno, la precipitación de compuestos, la formación de depósitos, la desinfección y los procesos de mezcla, floculación, sedimentación y filtración. Múltiples factores, principalmente ambientales, pueden hacer que la temperatura del agua varíe continuamente. ph El ph influye en algunos fenómenos que ocurren en el agua. Aunque podría decirse que no tiene efectos directos sobre la salud, sí puede influir en los procesos de tratamiento del agua, como la coagulación y la desinfección. 20

Cuando se tratan aguas ácidas, es común la adición de un álcali (por lo general, cal) para optimizar los procesos de coagulación. Se considera que el ph de las aguas tanto crudas como tratadas debería estar entre 5,0 y 9,0. Por lo general, este rango permite controlar sus efectos en el comportamiento de otros constituyentes de agua. La Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108: 2006 ha establecido el rango de ph 6,5 a 8,5 para el agua potable. 4 21

1.2 AGUA POTABLE 1.2.1 NORMA TÉCNICA ECUATORIANA - AGUA POTABLE (INEN 1108: 2006) 4 1.2.1.1 Requisitos de la Norma Técnica Ecuatoriana OBJETO.- Esta norma establece los requisitos que debe cumplir el agua potable para consumo humano. ALCANCE.- Esta norma se aplica al agua potable de los sistemas de abastecimiento públicos y privados a través de redes de distribución y tanqueros. DEFINICIONES.- Agua Potable: Es el agua cuyas características físicas, químicas y microbiológicas han sido tratadas a fin de garantizar su aptitud para consumo humano. Agua Cruda: Es el agua que se encuentra en la naturaleza y que no ha recibido ningún tratamiento para modificar sus características físicas, químicas y microbiológicas. Límite máximo permisible: Representa un requisito de calidad del agua potable que fija dentro del ámbito del conocimiento científico y tecnológico 22

del momento un límite sobre el cual el agua deja de ser apta para consumo humano. UFC/ml: Concentración de microorganismos por mililitro expresada en unidades formadoras de colonias. NMP: Forma de expresión de parámetros microbiológicos, número más probable cuando se aplica la técnica de los Tubos Múltiples. µq/l: (microorganismos por litro). Unidades de concentración de parámetros fisicoquímicos. mg/l: (miligramos por litro). Unidades de concentración de parámetros fisicoquímicos. Microorganismo patógeno: Son los causantes potenciales de enfermedades para el ser humano. Pesticidas: Sustancia química o biológica que se utiliza sola, combinada o mezclada para prevenir, combatir o destruir, repeler o mitigar insectos, hongos, bacterias, nemátodos, ácaros, moluscos, roedores, malas hierbas o cualquier forma de vida que cause perjuicios directos o indirectos a los cultivos agrícolas, productos vegetales y plantas en general. Desinfección: Proceso de tratamiento que elimina o reduce el riesgo de enfermedad que pueden presentar los agentes microbianos patógenos, constituye una medida preventiva esencial para la salud pública. 23

Subproductos de desinfección: Productos que se generan al aplicar el desinfectante al agua especialmente en presencia de sustancias húmicas. Radio Nucleido: Nucleidos radiactivos; nucleidos: conjunto de átomos que tienen núcleos con igual número atómico Z y másico A. MBAS, ABS: Sustancias activas al azul de metileno; Alquil Benceno Sulfonato. Cloro residual: Cloro remanente en el agua luego de al menos 30 minutos de contacto. Dureza total: Es la cantidad de calcio y magnesio presente en el agua y expresado como carbonato de calcio. Sólidos totales disueltos: Fracción filtrable de los sólidos que corresponde a los sólidos coloidales y disueltos. DISPOSICIONES GENERALES.- Cuando el agua potable se utilice como materia prima para la elaboración de productos de consumo humano, la concentración de aerobios mesófilos, no deberá ser superior a 100UFC/ml. 24

REQUISITOS ESPECÍFICOS.- El agua potable debe cumplir con los requisitos que se establecen a continuación: PARAMETRO UNIDAD LÍMITE MÁXIMO PERMISIBLE Color UC 15 Turbiedad -- 5 Olor -- No objetable Sabor -- No objetable ph -- 6.5 8.5 Sólidos totales disueltos mg/l 1000 Aluminio mg/l 0.25 Amonio mg/l 1.0 Antimonio mg/l 0.005 Arsénico mg/l 0.01 Bario mg/l 0.7 Boro mg/l 0.3 Cadmio mg/l 0.003 Cianuros mg/l 0.0 Cloro libre residual mg/l 0.3 1.5 Cloruros mg/l 250 Cobalto mg/l 0.2 Cobre mg/l 1.0 Cromo mg/l 0.05 Dureza total CaCO 3 mg/l 300 Estaño mg/l 0.1 Flúor mg/l 1.5 Fósforo mg/l 0.1 Hierro mg/l 0.3 25

Litio mg/l 0.2 Manganeso mg/l 0.1 Mercurio mg/l 0.0 Níquel mg/l 0.02 Nitratos mg/l 10 Nitritos mg/l 0.0 Plata mg/l 0.5 Plomo mg/l 0.05 Potasio mg/l 20 Selenio mg/l 0.01 Sodio mg/l 200 Sulfatos mg/l 200 Vanadio mg/l 0.1 Zinc mg/l 3 Radiación total α Bq/l 0.1 Radiación total β Bq/l 1.0 Tensoactivos mg/l 0.0 Fenoles mg/l 0.0 Tabla 2.- Requisitos fisicoquímicos del agua potable. (Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108: 2006) Sustancias Orgánicas Límite máximo μg/l Alcanos Clorinados tetracloruro de carbono 2 Diclorometano 20-1,2dicloroetano 30-1,1,1-tricloroetano 2000 Etanos Clorinados cloruro de vinilo 5-1,1dicloroeteno 30-1,2dicloroeteno 50 26

Tricloroeteno 70 Tetracloroeteno 40 Hidrocarburos Aromáticos Benceno 10 Tolueno 170 Xileno 500 Etilbenceno 200 Estireno 20 Hidrocarburos totales de petróleo (HTP) 0,3 Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) benzo [a]pireno 0,01 benzo [a]fluoranteno 0,03 benzo [k]fluoranteno 0,03 benzo [ghi]pirileno 0,03 - indeno [1,2,3-cd]pireno 0,03 Bencenos Clorinados Monoclorobenceno 300 1,2-diclorobenceno 1000 1,4-diclorobenceno 300 Triclorobencenos (total) 20 di(2-etilhexil) adipato 80 di(2-etilhexil) ftalato 8 Archilamida 0,5 Epiclorohidrin 0,4 Hexaclorobutadieno 0,6 Ácido etilendiaminatetracético EDTA 200 ácido nitrotriacético 200 oxido tributiltin 2 Tabla 3.- Requisitos fisicoquímicos del agua potable. sustancias orgánicas (Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108: 2006) Pesticidas Límite máximo μg/l Isoproturon 9 Lindano 2 Ácido 4-cloro-2-metilfenoxiacetico MCPA 2 Metoxycloro 10 Molinato 6 Pendimetalin 20 27

Pentaclorofenol 9 Permetrin 20 Propanil 20 Piridato 100 Simazina 2 Trifluralin 20 Herbicidas Clorofenoxi, diferentes a 2,4-D y MCPA 2,4-DB 90 Dicloroprop 100 Fenoprop 9 Ácido 4-cloro-2-metilfenoxibutírico MCPB 2 Mecoprop 10 2,4,5-T 9 Tabla 4.- Requisitos fisicoquímicos del agua potable - Pesticidas (Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108: 2006) Residuos de desinfectantes Límite máximo μg/l Monocloramina, di- y tricloramina 3 Cloro 5 Tabla 5.- Requisitos fisicoquímicos del agua potable Residuos de Desinfectantes (Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108: 2006) Subproductos de desinfección Límite máximo μg/l Bromato 25 Clorito 200 Clorofenoles - 2,4,6-triclorofenol 200 Formaldehído 900 Trihalometanos Bromoformo 100 Diclorometano 100 Bromodiclorometano 60 Cloroformo 200 28

Ácidos acéticos clorinados ácido dicloroacético 50 ácido tricloroacético 100 Hidrato clorado Tricloroacetaldeído 10 Acetonitrilos halogenados Dicloroacetonitrilo 90 Dibromoacetonitrilo 100 Tricloroacetonitrilo 1 Cianógeno clorado (como CN) 70 Tabla 6.- Requisitos fisicoquímicos del agua potable - Subproductos de desinfección (Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108: 2006) REQUISITOS MICROBIOLÓGICOS.- PRUEBA MÁXIMO PERMISIBLE Coliformes totales (1) NMP/100ml < 2 * Coliformes fecales NMP/100ml < 2 * Criptosporidium, # de quistes/100l Giardia Lamblia, # de quistes/100l Ausencia Ausencia Tabla 7.- Requisitos microbiológicos del agua potable. (Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108: 2005) < 2: Significa que en una serie de 9 tubos ninguno es positivo. (1): En el caso de los grandes sistemas de abastecimiento, cuando se examinen suficientes muestras, deberá dar ausencia en el 95% de las muestras, tomadas durante cualquier período de 12 meses. 29

INSPECCIÓN Muestreo El muestreo para el análisis bacteriológico, físico, químico debe realizarse de acuerdo a los Métodos Normalizados para el agua potable y residual (Standard Methods) El manejo y conservación de las muestras para la realización de los análisis debe realizarse de acuerdo con lo establecido en los Métodos Normalizados para el agua potable y residual (Standard Methods). MÉTODOS DE ENSAYO Los métodos de ensayo utilizados para los análisis que se especifican en esta norma serán los Métodos Normalizados para el agua potable y residual (Standard Methods) especificados en su última edición. 1.3 PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE Son estructuras destinadas al tratamiento del agua cruda con el fin de hacerla apta para el consumo humano, preservando las condiciones de salud de la población. 11 5 Emapal. 2009. Plan Estratégico. Documento preliminar 6 MODULO DISEÑO SAP Procesos unitarios y plantas de tratamiento - Ing. Lidia de Vargas- Pág. 7 30

Una planta de tratamiento es una secuencia de operaciones o procesos unitarios, convenientemente seleccionados con el fin de remover totalmente los contaminantes microbiológicos presentes en el agua cruda y parcialmente los físicos y químicos, hasta llevarlos a los límites aceptables estipulados por las normas. 5 1.3.1 TIPOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA Las plantas de tratamiento de agua se pueden clasificar, de acuerdo con el tipo de procesos que las conforman, en plantas de filtración rápida y plantas de filtración lenta. También se pueden clasificar, de acuerdo con la tecnología usada en el proyecto, en plantas convencionales antiguas, plantas convencionales de tecnología apropiada y plantas de tecnología importada o de patente. 6 1.3.2 SISTEMAS DE AGUA POTABLE El mayor efecto en la calidad de vida de la población es la dotación de un sistema de abastecimiento de agua potable, éste no puede llamarse como tal si no cuenta con los siguientes componentes: Micro cuenca Fuente de agua y Captación Conducción 31

Planta de purificación del agua de la fuente Reservas Red de Distribución Sistema Tarifario Operación y Mantenimiento El agua vista dentro del ciclo hidrológico quizás sea gratuita, sin embargo, cuesta mucho dinero ponerla a disposición de la población para los diferentes usos; por lo tanto, es esencial obtener el compromiso de hacer frente a dichos costos. 5 1.3.3 FUENTES DE AGUA DE ORIGEN SUPERFICIAL Debido a que las principales fuentes de agua para el tratamiento con fines de consumo humano son de origen superficial, se tratarán los temas específicamente relacionados con este tipo de agua. Por otro lado, la contaminación de los recursos hídricos superficiales es un problema cada vez más grave, debido a que estos se usan como destino final de residuos domésticos e industriales, sobre todo en las áreas urbanas. Estas descargas son las principales responsables de la alteración de la calidad de las aguas naturales, que en algunos casos llegan a estar tan contaminadas que su potabilización resulta muy difícil y costosa. Debido a la amplia gama de contaminantes, a los diferentes niveles de contaminación, materia orgánica y microorganismos es preciso conocer las 32

características físicas, químicas y biológicas del agua antes de seleccionarla como fuente de agua cruda. 7 1.4 PROCESO DE POTABILIZACION DEL AGUA 1.4.1 ENTRADA O CAPTACION DEL AGUA CRUDA La captación de aguas superficiales se realiza por medio de tomas de agua que se hacen en los ríos o diques. El agua proveniente de ríos está expuesta a la incorporación de materiales y microorganismos, requiriendo un proceso más complejo para su tratamiento. La turbiedad, el contenido mineral y el grado de contaminación varían según la época del año. 812 1.4.2 AGREGADO Y DOSIFICACION DE PRODUCTOS QUIMICOS El agregado de productos químicos (coagulantes) se realiza para la desestabilización del coloide o turbiedad del agua. 1.4.2.1 SUSTANCIAS QUÍMICAS EMPLEADAS EN LA COAGULACIÓN 8-9 7 MODULO DISEÑO SAP Filtración Rápida- Aspectos fisicoquímicos de la calidad del agua - Quím. Ada Barrenechea Martel Pág., 51 8 MANUAL IV Evaluación del Tratamiento de Agua; Preparado por: Ing. José Pérez Carrión, Consultor OPS, Ing. Ligia Cánepa de Vargas. Oficial del programa de mejoramiento de la calidad del agua para el consumo de Humano, Junio 1992. 9 MANUAL DTIPA # C- 5; CEPIS; PROGRAMA DE PROTECCION DE LA SALUD AMBIENTAL HPE; EVALUACION DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA; Tomo I; Diciembre1984. Pág. 25, 29 33

A la variedad de productos químicos empleados en la coagulación se los clasifica como coagulantes, modificadores de ph y ayudantes de coagulación. Coagulantes Los productos químicos más usados como coagulantes en el tratamiento de las aguas son el sulfato de aluminio, el cloruro férrico, el sulfato ferroso y férrico y el cloro- sulfato férrico. Modificadores de ph Como se ha visto, para lograr mejores resultados en el tratamiento, en algunos casos será necesario regular la alcalinidad del agua o modificar su ph; para ello se emplean: a. Hidróxido de calcio, Ca (OH) 2 b. Carbonato de sodio, Na 2 CO 3 c. Bicarbonato sódico, NaHCO 3 Ayudantes de coagulación Son polímeros aniónicos, catiónicos o neutros, los cuales pueden presentar forma sólida (polvo) o líquida. Son sustancias de un alto peso molecular, de origen natural o sintético. Requieren ensayos de coagulación y floculación antes de su elección. 34

Los polímeros sólidos son generalmente poliacrilamida o poliacrilamida hidrolizada y son no iónicos. Los líquidos son generalmente soluciones catiónicas, que contienen de 10 a 60% de polímero activo. 1.4.3 PROCESOS DE COAGULACION MEZCLA RAPIDA La remoción de las partículas coloidales está relacionada estrictamente con una adecuada coagulación, pues de ella depende la eficiencia de las siguientes etapas: floculación, sedimentación y filtración. La coagulación se lleva a cabo generalmente con la adición de sales de aluminio y hierro. Este proceso es resultado de dos fenómenos: Fenómeno químico. Fenómeno físico. Este proceso es muy rápido, toma desde décimas de segundo hasta cerca de 100 segundos, de acuerdo con las demás características del agua Se lleva a cabo en una unidad de tratamiento denominada mezcla rápida. De allí en adelante, se necesitará una agitación relativamente lenta, la cual se realiza dentro del floculador. En esta unidad las partículas chocarán entre sí, se aglomerarán y formarán otras mayores denominadas flóculos; estas pueden ser removidas con mayor eficiencia por los procesos de sedimentación, flotación o filtración rápida. 35

La coagulación está esencialmente en función de las características del agua y de las partículas presentes, las mismas que definen el valor de los parámetros conocidos como ph, alcalinidad, color verdadero, turbiedad, temperatura, sólidos totales disueltos, tamaño y distribución de tamaños de las partículas en estado coloidal y en suspensión, etcétera. 1016 10 MODULO DISEÑO SAP - Coagulación - Quím. Ada Barrenechea Martel Pág.2 45 36

1.4.3.1 ETAPAS DE LA COAGULACIÓN Hidrólisis de los coagulantes y desestabilización de las partículas en suspensión. Formación de compuestos químicos poliméricos. Adsorcion de cadenas poliméricas por los coloides. Adsorcion mutua de coloides. Acción de barrido. Algunas de estas etapas ocurren secuencialmente. Otras coinciden parcialmente y otras incluso pueden ocurrir simultáneamente. Se puede suponer que las diferentes etapas de la reacción pueden resultar controlables en un cierto porcentaje, bajo diversas condiciones químicas (figura 1). Figura 1. Modelo esquemático del proceso de coagulación (MODULO DISEÑO DE SAP -Guías de Calidad para Aguas de Consumo Humano de la OMS) 37

1.4.4 PROCESO DE FLOCULACION 10 El objetivo principal de la floculación es reunir las partículas desestabilizadas para formar aglomeraciones de mayor peso y tamaño que sedimenten con mayor eficiencia. Existen dos tipos de floculación para promover el crecimiento de los floculos, se detallan a continuación: 1) Floculación Peri cinética, se basa en las colisiones debidas al movimiento de las moléculas e inducidas por la energía térmica. A este movimiento se denomina Movimiento Browniano. 2) Floculación Ortocinetica, se basa en las colisiones de las partículas debidas al movimiento del agua. Este movimiento es inducido por una energía exterior a la masa de agua y que puede ser de origen mecánico o hidráulico. 1.4.4.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FLOCULACIÓN Los principales factores que influyen en la eficiencia de este proceso son: Naturaleza del agua Variaciones de caudal Intensidad de agitación Tiempo de floculación 38

1.4.5 PROCESO DE SEDIMENTACION Es la remoción por efecto gravitacional de las partículas en suspensión en un fluido, y que tengan peso específico mayor que el fluido. La sedimentación se realiza en decantadores. En ellos se produce la decantación del flóculo, que precipitan al fondo del decantador formando lodos. Normalmente la retención de velocidad del agua que se produce en esta zona es de 40 minutos a una hora. Los decantadores o sedimentadores en su tramo final poseen vertederos en los cuales se capta la capa superior del agua que contiene menor turbiedad, por medio de estos vertederos el agua pasa a la zona de filtración. 11 11 MANUAL DTIPA # C- 5; CEPIS; PROGRAMA DE PROTECCION DE LA SALUD AMBIENTAL HPE; EVALUACION DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA; Tomo I; Diciembre1984. Pág. 121 39

1.4.6 PROCESO DE FILTRACION Es la remoción de sólidos suspendidos y coloidales presentes en una suspensión acuosa a través de un medio poroso. En general, la filtración es la operación final, que se realiza en una planta de tratamiento de agua y por consiguiente, es la responsable principal de la producción de agua de calidad coincidente de los patrones de potabilidad. Los filtros están compuestos por un manto sostén formado por grava, arena y antracita. 12 1.4.6.1 MECANISMOS DE LA FILTRACIÓN La filtración usualmente es considerada como el resultado de dos mecanismos distintos pero complementarios: transporte y adherencia. Inicialmente, las partículas por remover son transportadas de la suspensión a la superficie de los granos del medio filtrante. Los mecanismos que pueden realizar transporte son los siguientes: a) cernido b) sedimentación c) intercepción d) difusión 12 MODULO DISEÑO SAP Filtración - Ing. Víctor Maldonado Yactayo Pág.2, 3 40

e) impacto inercial f) acción hidrodinámica g) mecanismos de transporte combinados. Los mecanismos de adherencia son los siguientes: a) fuerzas de Van der Waals b) fuerzas electroquímicas c) puente químico Se han planteado debates sobre cuál de estos mecanismos es el que controla el proceso de filtración. Es indudable que no todos necesariamente tienen que actuar al mismo tiempo y que, en algunos casos, la contribución de uno o varios de ellos para retener el material suspendido es quizás mínimo. Pero hay que tener en cuenta que dada la complejidad del fenómeno, más de un mecanismo deberá entrar en acción para transportar los diferentes tamaños de partículas hasta la superficie de los granos del medio filtrante y adherirlas. 13 13 MODULO DISEÑO SAP Desinfección - Quím. Ada Barrenechea Martel, Ing. Lidia de Vargas Pág.2, 3 ;20,21 41

1.4.7 PROCESO DE DESINFECCION Es un proceso selectivo para la destrucción de microorganismos patógenos presentes en el agua (bacterias, protozoarios, virus y parásitos). Este proceso es necesario porque no es posible asegurar la remoción total de los microorganismos por los procesos físico-químicos, usualmente utilizados en el tratamiento del agua. El agente de desinfección mas empleado es el cloro, debido a su fácil disponibilidad en forma de gas, liquido o solidó, es capaz de destruir la mayoría de microorganismos patógenos. Por otro lado, las aguas suministradas por una planta de tratamiento de agua para consumo humano pueden sufrir recontaminación en los tanques de almacenamiento o en las redes de distribución antes de ser distribuidas a la población. La desinfección debe protegerlas también de estas situaciones de riesgo posteriores al tratamiento. 13 1.4.7.1 LA CLORACIÓN El cloro, oxidante poderoso, es, sin duda alguna, el desinfectante más importante que existe, debido a que reúne todas las ventajas requeridas, incluyendo su fácil dosificación y costo conveniente. Sin embargo, presenta algunas desventajas: a) Es muy corrosivo. 42

b) Puede producir sabor desagradable en el agua, incluso en concentraciones que no significan riesgo para el consumidor. c) Su manejo y almacenamiento requiere ciertas normas de seguridad, para evitar riesgos en la salud de los operadores. El cloro, en condiciones normales de presión y temperatura, es un gas verde, dos y media veces más pesado que el aire. 1.4.7.2 CARACTERÍSTICAS DEL CLORO COMO DESINFECTANTE a) Destruye los organismos patógenos del agua en condiciones ambientales y en un tiempo corto. b) Es de fácil aplicación, manejo sencillo y bajo costo. c) La determinación de su concentración en el agua es sencilla y de bajo costo. d) En las dosis utilizadas en la desinfección de las aguas, no constituye riesgo para el hombre ni para los animales. e) Deja un efecto residual que protege el agua de una posterior contaminación en la red de distribución. 43

1.4.8 PRUEBA DE JARRAS Es un ensayo de laboratorio que se utiliza desde hace muchos años sirve para realizar la parte práctica de los estudios de tratabilidad, de las aguas a fin de obtener un control de los parámetros operativos básicos de ciertos procesos en una planta de tratamiento de agua. Esta prueba de jarras enfoca su aplicabilidad más importante hacia los procesos de floculación y sedimentación, es decir al mecanismo de separación de partículas. El éxito de esta tarea depende del grado de similitud en las condiciones hidráulicas que puedan conseguirse entre el equipo de laboratorio y las unidades de la planta de tratamiento. El objeto de este ensayo es determinar la dosis optima de coagulante que produce la mas rápida desestabilización de las partículas coloidales, que permita la formación de un floculo pesado y compacto, que pueda ser fácilmente retenido en los sedimentadotes y no se rompa al pasar por el filtro. 14 Tabla 8 Resultados con seis jarras (Teoría de purificación del agua) (MANUAL - EMAPAL) 14 MANUAL EMAPAL, Azogues Ecuador 44

1.4.9 ENSAYO CON TRAZADORES En plantas de tratamiento su uso ha sido limitado, pero muy útil para determinar la distribución del flujo en unidades paralelas y evaluar las condiciones hidráulicas. En la actualidad estos ensayos se utilizan principalmente para determinar los tiempos reales de retención y sus principales características concomitantes: tipos de flujo, espacios muertos y cortocircuitos hidráulicos en unidades de tratamiento como mezcladores rápidos, floculadores, sedimentadores. 15 1.5 Descripción de la Planta de Tratamiento de agua potable Uchupucún Es la segunda planta con la que cuenta el sistema de agua potable de Azogues, denominada planta de Uchupucún por su ubicación, consta de un sistema convencional formado por un cajón de ingreso, canal de dosificación de químicos, floculadores, sedimentadores filtros y desinfección. Esta planta entró en un proceso de remodelación y equipamiento con el nuevo proyecto de ampliación del sistema de agua potable en el periodo 2001 2004 en el cual se dota de mejor infraestructura, equipamiento, 15 MANUAL DTIPA # C- 5; CEPIS; PROGRAMA DE PROTECCION DE LA SALUD AMBIENTAL HPE; EVALUACION DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA; Tomo I; Diciembre1984 Pág.32 45

impermeabilización y equipamiento de su laboratorio. Ubicada en una cota 2.639 m.s.n.m. 5 FIGURA 2. Planta de tratamiento de agua potable Uchupucún (Foto tomada por Autora) Con un caudal de ingreso aproximado de 94 l/s. Misma que es alimentada por los caudales de las captaciones de Condoryacu, El Rosario y Rubíes. 5 FIGURA 3. Captación Condoryacu (Foto tomada por Autora) 46

FIGURA 4. Captación el Rosario (Foto tomada por Autora) FIGURA 5.Captación Rubíes (Foto tomada por Autora) Uchupucún es una planta del tipo convencional integrada por los procesos de coagulación, sedimentación, filtración rápida y desinfección. Las unidades de floculación están compuestas de dos cámaras de floculación hidráulica horizontal. 5 47

FIGURA 6. Unidades de Floculación - Planta de tratamiento de agua potable Uchupucún (Foto tomada por Autora) Se dispone de cuatro sedimentadores de placas paralelas de flujo ascendente con una tasa superficial de diseño de 130 m 3 /m 2 /día. 5 FIGURA 7. Unidades de Sedimentación - Planta de tratamiento de agua potable Uchupucún (Foto tomada por Autora) El Sistema de filtración esta compuesto por seis unidades, intercomunicadas tanto a la salida como a la entrada. Cada filtro tiene 32.m2 de área filtrante, con lechos dobles de arena y antracita. 5 48

FIGURA 8. Sistema de Filtración - Planta de tratamiento de agua potable Uchupucún (Foto tomada por Autora) El sistema de desinfección esta compuesto de un dosificador de cloro gas que tienen una capacidad máxima de 10 Kg/h. La cámara de contacto tiene un tiempo de retención de 20 minutos, recibe agua que rebosa de cada vertedero de control de los filtros. 5 FIGURA 9. Dosificador de Cloro gas (Foto tomada por Autora) FIGURA 10. Cilindros contenedores de cloro gas (Foto tomada por Autora) 49

Capitulo 2 2.- MATERIALES Y MÉTODOS EMPLEADOS 2.1 METODOLOGIA EMPLEADA Población y muestra: La investigación propuesta se realizó en la Planta de tratamiento de agua potable de Uchupucún de la ciudad de Azogues, dicha planta es alimentada por los caudales de las captaciones de Condoryacu, El Rosario y Rubíes. Con un número de usuarios de 40.000 habitantes. La investigación efectuada desde el día viernes 6 de noviembre se centró en analizar: Prueba de trazadores, prueba de jarras, las etapas de tratamiento: floculación, sedimentación, filtración, y desinfección. Aplicando la norma INEN 1108: 2006, y el MANUAL IV: Evaluación del Tratamiento de Agua (Oficial del programa de mejoramiento de la calidad del agua para el consumo de Humano), que determinó el número de muestras para los análisis a seguir. 50

Prueba Realizad a Etapa de tratamiento Lugar de muestreo Númer o de días Número de muestras realizadas Hora de realizada la prueba Trazadores Floculación Fin de la etapa 2 4 14H30 Prueba de Jarras Agua Cruda Captación de agua de la Planta 13 13 10H00 Análisis Fisicoquímico Agua cruda Sedimentaci ón Captación de la Planta Sedimentad or al azar 15 15 09H00 20 20 09H00 Filtración Filtros al azar 24 24 09H30 51

Tanque de macenamiento 15 15 09H30 Desinfección Uchupucún Redes publicas - Domiciliarias 30 30 11H00 Agua cruda Captació n de agua de la Planta 10 10 08H00 Análisis Bacteriológico Sedimentaci ón Filtración edimentador al azar Filtros al azar 12 12 08H00 18 18 08H00 Tanque de Desinfección almacenami ento 10 10 08H30 Uchupucún 52

Redes públicas domiciliarias 30 30 09H30 Tanque Repartidor principal 5 5 08H30 Redes de tanques de distribución 20 20 08H30 Tabla 9- Muestreo realizado en la planta de tratamiento de Uchupucún. (Tabla elaborada por autora) Las muestras empleadas en total fueron 226; de las cuales corresponden 104 muestras para el análisis fisicoquímico, 105 muestras para el análisis Bacteriológico, 13 muestras para la prueba de jarras y 4 muestras para prueba de trazadores. Debo aclarar que las muestras se tomaron al azar durante 7 semanas consecutivas en días laborables. Los envases empleados para la recolección de muestras para el análisis microbiológico se realizó en envases de vidrio previamente adicionados tiosulfato de sodio y esterilizados, de aproximadamente 500ml de capacidad. 53

Para la recolección de muestras para el análisis físico químico se emplearon envases de plástico de 1000ml de capacidad. 2.2 PRUEBA DE TRAZADORES Sustancias trazadoras Las sustancias trazadoras pueden ser: a) Colorantes como fluoresceína o rodamina. b) Iones como cloruros, especialmente de sodio o potasio, fluoruros o nitratos, especialmente de sodio. c) Elementos radiactivos como isótopos. d) Ácidos: clorhídrico, benzoico. e) Otras sustancias químicas: alizarim, sapirol, naptol. Resulta muy común utilizar el ion cloruro (cloruro de sodio) como sustancia trazadora en las evaluaciones de plantas de tratamiento de agua. El cloruro de sodio o sal de mesa es de fácil obtención y bajo costo. Asimismo, la determinación de la concentración a la salida del reactor es rápida y fácilmente medida a través de la conductividad. Limitaciones de la prueba con trazadores Las pruebas de trazadores son muy útiles para conocer cómo se desplazan las diferentes masas de agua dentro de las unidades de tratamiento como 54

floculadores, pero los datos obtenidos se refieren solamente al momento en que se hace la prueba, y no representan necesariamente el comportamiento en todas las condiciones. Los datos tampoco dicen nada sobre la eficiencia de los reactores, pues estos procesos dependen no solo de las características hidráulicas de los reactores sino también de factores de tipo químico. 16 Materiales y Métodos 17 Agua cruda Cloruro de Sodio (sal) Conductímetro Cronómetro La aplicación de trazadores puede hacerse de dos maneras distintas: En forma instantánea. En forma continua. El trazador se añadió a los tanques de retención mediante el medio de Dosificación instantánea. 16 MODULO DISEÑO SAP Análisis de flujos y factores que determinan los periodos de retención Pág.28 35 17 MATERIALES Y METODOS Planta de tratamiento de agua potable Uchupucún. 55

Proceso de Dosificación instantánea 17 Se aplica una concentración (Co) a la entrada de la unidad en evaluación en un tiempo muy corto, inferior a 1/30 del tiempo teórico de retención (to) y en un punto tal que se mezcle instantáneamente con la masa de agua afluente de la unidad que se piensa analizar. En la dosificación instantánea, la concentración (Co) que se escoja debe ser tal que se pueda determinar con facilidad en el agua. Para el caso del uso del ion cloruro como trazador, es común usar concentraciones de entre 30 y 50 mg/l. La cantidad de trazador P (Kg.) que se necesita añadir al reactor en evaluación está dada por la siguiente ecuación: Donde: P = V x K x Co I x 10 3 P = peso del trazador por añadir al reactor, kg V= volumen útil del reactor, m 3. K = constante de corrección. Co = concentración, mg/l o g/m 3 I = grado de pureza del trazador, fracción de la unidad 56

Obtenido el peso de cloruro de sodio como trazador realizamos una mezcla en una concentración al 20%, con agua limpia. La solución es introducida en la forma de pulso en la entrada de las unidades de floculación. Esta cantidad de sal deberá disolverse en agua, la que deberá ser agitada en forma permanente, inclusive durante la adición en el punto de mezcla previamente escogido. Primeramente se mide la conductividad del agua cruda ca, luego se introduce en forma de pulso una cantidad de Cloruro de sodio, de tal manera que se forme una solución, después se toman datos de conductividad para diferentes tiempos y en los lugares hasta donde quiera realizarse la floculación. Una vez realizada la toma de datos, se construye una gráfica donde se representen en las abscisas tf/t, y en las ordenadas c-ca, donde: t =Tiempo medio de retención. t f = Tiempo final transcurrido ca= conductividad del agua cruda. Anotamos los datos obtenidos y realizamos las gráficas La evaluación de las condiciones hidrodinámicas de la unidad se realiza a partir de la determinación de la sumatoria de las fracciones remanentes del trazador, utilizándose la ecuación (1). (1) 57

Donde: 1-F(t): Es la fracción remanente de trazador en el tiempo t. Ci: Concentración del trazador en el tiempo t. m: Número muestras durante el ensayo. n m Orden de la muestra correspondiente al tiempo t. Utilizándose la ecuación (1) se construye una Figura, en la cual, en ordenadas, se tiene 1-F(t) y, en abscisas, la relación t/to. Con la prolongación de la recta hasta obtener el valor de 1 - F(t), para el cual, t/to es igual a cero, se determina tg α. Para 1-F(t) =1 de la recta trazada, resulta p(1-m). Por medio de la ecuación 2 son estimadas las fracciones de los tipos de flujo. (2) Donde. p(1-m) : Fracción del flujo de tipo pistón; (1-p) (1-m): Fracción del flujo del tipo mezcla completa; m: Fracción correspondiente a zonas muertas. 58

Modelos de flujo 17 Existen varios métodos para realizar la evaluación de los floculadores en una planta, pero en nuestro trabajo evaluamos la eficiencia de los floculadores en la planta de tratamiento de agua en Uchupucún en función del porcentaje de funcionamiento del flujo pistón; método que describiremos más adelante. Si el funcionamiento del flujo pistón es menor del 70 % decimos que el trabajo de los floculadores es malo, pero si el funcionamiento del flujo pistón es mayor del 70% el funcionamiento de las cámaras de retención será bueno. En las unidades de tratamiento de una planta, desde el punto de vista hidráulico, el flujo del líquido puede ser de dos tipos: Discontinuo o intermitente y Continuo. Flujo intermitente El flujo de tipo discontinuo o intermitente es el menos habitual y consiste en llenar la unidad y dejar un tiempo al líquido en, ella mientras se produce el proceso correspondiente, que puede realizarse con o sin mezcla, vaciar la unidad y repetir el ciclo. 59

Este tipo de flujo, no es práctico y generalmente los procesos en una planta de tratamiento son de flujo continuo, salvo que el proceso de tratamiento en sí exija la discontinuidad. Flujo contínuo Este tipo de flujo es el habitual en las plantas tratamiento de agua. Teniendo en cuenta esta característica, los reactores pueden ser de flujo de pistón, mezclado y no ideal. a) Flujo de pistón: Se describe como aquel en el que todas las partículas de fluido que entran a la unidad permanecen en ella el mismo tiempo. De esta manera, los elementos de fluido pasan a través del sistema y son descargados en la misma secuencia en que fueron introducidos y no hay ningún tipo de mezcla entre el fluido que ingresa y el fluido que está en la unidad. En la práctica es muy difícil lograr un flujo con estas características. Se presenta con bastante aproximación. b) Flujo mezclado: Un reactor con flujo mezclado es aquel en el que todo elemento que ingresa al reactor se dispersa inmediatamente dentro de él. Además, se cumplirá que la concentración de una sustancia a la salida de la unidad es igual a la existente en todo el reactor. En la práctica es muy difícil lograr un flujo con estas características; solo se presentará bajo condiciones 60