MERIDA-VENEZUELA2014

MATERIAL DE APOYO

SANEAMIENTO AMBIENTAL

Profesor: Francisco Rivas R. Departamento: Hidráulica y Sanitaria Escuela: Ingeniería Civil. Facultad: Ingeniería

Tabla I.1. Características de los elementos químicos de mayor empleo.

No metalesElemento Símbolo Valencia Estado físico Masa atómica

Flúor F 1 Gas 18,998Cloro Cl 1,3,5,7 Gas 35,453

Bromo Br 1,3,5,7 Líquido 79,904Yodo I 1,3,5,7 Sólido 126,905

Oxígeno O 2 Gas 15,999Azufre S 2,4,6 Sólido 32,066Selenio Se 2,4,6 Sólido 78,96Telurio Te 2,4,6 Sólido 127,60

Nitrógeno N 3,5 Gas 14,007Fósforo P 3,5 Sólido 30,974Arsénico As 3,5 Sólido 74,922Antimonio Sb 3,5 Sólido 121,75

Boro B 3,5 Sólido 10,811Carbono C 4 Sólido 12,011

Silicio Si 4 Sólido 28,086Hidrógeno H 1 Gas 1,008

MetalesLitio Li 1 Sólido 6,941

Sodio Na 1 Sólido 22,989Potasio K 1 Sólido 39,098Plata Ag 1 Sólido 107,868Calcio Ca 2 Sólido 40,078

Estroncio Sr 2 Sólido 87,620Zinc Zn 2 Sólido 65,390Bario Ba 2 Sólido 137,327

Magnesio Mg 2 Sólido 24,305Radio Ra 2 Sólido 226,025

Cadmio Cd 2 Sólido 112,411Mercurio Hg 1,2 Líquido 200,590

Cobre Cu 1,2 Sólido 63,546Hierro Fe 2,3 Sólido 55,847Níquel Ni 2,3 Sólido 58,690Cromo Cr 2,3 Sólido 51,996Cobalto Co 2,3 Sólido 58,933

Oro Au 1,3 Sólido 196,967Aluminio Al 3 Sólido 26,982Bismuto Bi 3 Sólido 208,980Platino Pt 2,4 Sólido 195,080Plomo Pb 2,4 Sólido 207,200Estaño Sn 2,4 Sólido 118,710

Manganeso Mn 2,3,4,6,7 Sólido 54,938 Fuente: Kiely, G. Ingeniería Ambiental.

1

Tabla I.2. Propiedades químicas del agua y otros compuestos.

Compuesto Peso molecular

(g/mol)

Momento bipolar(debye)

Punto de congelaci

ón (oC)

Punto de evaporaci

ón (oC)

H vapor (Kjoule/g

)Agua, H2O 18 1,90 0 100 2,30Sulfuro de hidrogeno, H2S

34 0,95 -85 -60 0,55

Metano, CH4 16 0,00 -181 -161 0,88Metanol, CH3OH

32 1,70 -94 65 1,10

Fuente: Adaptado del diccionario Oxford-Complutense de Química.

Tabla I.3. pH de algunas sustancias.

Sustancia pHÁcido clorhídrico (0,1 M) 1

Jugo de limón 2Vinagre 2,4

Vino tinto 3,0Cerveza 4,2

Lluvias ácidas 4,6Yogurt 6,0

Leche de vaca 6,6Agua destilada 7,0Sangre humana 7,4

Agua de mar 8,0Bicarbonato de sodio 8,4Leche de magnesia 10,5

Amoniaco de uso domestico 11,5Agua con cal 12,4

Limpiadores de hornos 13,2Hidróxido de potasio (1M) 14

Fuente: Kiely, G. Ingeniería Ambiental.

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Tabla I.4. Fórmulas Químicas de aplicación en el Saneamiento Ambiental.

Definición FórmulaSolución Solución = soluto + solvente

Concentración (%) concentración (% )= solutosolución

∗100

Unidades físicas de concentración

Porcentaje masa/masa %mm

= gramos de solutogramos desolución

∗100

Porcentaje masa/volumen %mv

= gramos de solutomililitros de solución

∗100

Porcentaje volumen/volumen %vv= mililitros de soluto

mililitros desolución∗100

Unidades Químicas de concentración

Molaridad M= moles de solutolitrosde solución

Normalidad N= equivalentes desolutolitros desolución

Molalidad m= moles de solutokilogramos de solvente

Masa Equivalente

Masa Equivalente de un elemento ME=masa atómicavalencia

Masa Equivalente de un ácido ME=masa molecular del ácidonúmerode protones ¿¿

Masa Equivalente de una base ME=masa molecular de la basenúmero dehidroxilos¿¿

Masa Equivalente de una sal ME= masamolecular de la salcarga totaldeuno desus iones

Fórmula para preparar soluciones diluidas a partir de soluciones concentradas

Concentración 1 * Volumen 1 = Concentración 2 * Volumen 2

Fuente: Rivas, F. Manual de Prácticas del Laboratorio de Saneamiento Ambiental. Tabla I.5. Compuestos tóxicos y efectos al ambiente.

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Origen/uso Clase Compuesto Efecto/problemaProductos químicosIndustriales

Solventes Tetraclorometano

Contaminación de cursos de aguas naturales, acumulación en la cadena alimenticia, productos cancerígenosIntermediario

sMetil-t-butil-eter

Petroquímicos BTEX(benceno, tolueno, xelerio)

Aditivos PtalatosLubricantes PCB(policlorinat

o de bifenilo)Retardadores de llama

Polibrominato de difenileter

Productos de uso personal

Detergentes Nonilfenol etoxilato

Acumulación cadena alimenticia, resistencia de microorganismos, feminización de peces.Farmacéutico

sAntibióticos

Hormonas Etinil estradiolBiocidas Pesticidas DDT, Atrazine Efectos tóxicos, bioacumulación,

productos persistentes en el ambiente, aumento y disminución de ciertas especies.

Biocidas no utilizados en la agricultura

Tributil-tinTriclosan

Químicos naturales de origen geológico

Metales pesados

Plomo, Cadmio, Mercurio

Problemas a la salud, contaminación de aguas naturales

Inorgánicos Arsénico, selenio, uranio, flúor

Olor y sabor Geosmina, metilisoborneol

Cyanotoxinas MicrocistinasDesinfección/ oxidación

Producto secundario

Trihalometanos, ácidos haloaceticos, bromatos

Productos cancerigenos

Fuente: The Challenge of Micropollutants in Aquatic Systems. Revista Science Schwarzenbach, R. P., et al.

Tabla I.6. Concentración de PCB (Policlorinato de bifenilo) en los organismos habitantes de los grandes lagos, Estados Unidos, Efecto de la Bioacumulación.

Organismo Concentración (mg/Kg)Zooplancton 0,123eperlano, pez de pequeño tamaño 1,04Trucha 4,83

4

Huevos de gaviotas 124,0Fuente: Principles of Environmental Engineering and Science, Davis, L.D. et at..

Tabla II.1. Similitudes y diferencias entre los tipos de células.

Característica Células Procarióticas

Células Eucarióticas

Información Genética Encontrada en un simple cromosoma

Encontrada en un par de cromosomas

Ubicación de la información genética

Nucleoide En la membrana que rodea al núcleo

Núcleo Ausente PresenteHistones Ausente PresenteCromosoma adicional (ADN) En los plasmidios En los organelos, tales

como la mitocondria y el cloroplasto

Membranas internas Solamente presente en los microorganismos fotosintéticos

Existen gran cantidad rodeando a los organelos

Retículo endoplasmático Ausente PresenteEnzimas respiratorias Localizadas en la

Membrana celularEn la mitocondria

Cloroplastos Ausente Presente en algunos casos

Aparato de Golgi Ausente PresenteLisosomas Ausente PresenteCilios Ausente Presente como

estructuras muy pequeñas.

Fuente: Lim, D. Microbiology.

Tabla II.2. Clasificación de microorganismos según el reino al que pertenecen de interés para el saneamiento ambiental.

Reino Miembros representativos

Clasificación celular

Animal Anélidos o gusanosCrustáceosRotíferos

Organismos multicelulares, eucarióticos

Vegetal Plantas acuáticas radiculadasPlantas acuáticas con semillaHelechosMusgos

Organismos multicelulares, eucarióticos

Protistas superiores ProtozoariosAlgas

Organismos uni o multi celulares, eucarióticos, sin

5

Hongos diferenciación celularProtistas inferiores Bacterias

Algas verdi-azulOrganismos unicelulares, procarióticos, sin diferenciación celular

Fuente: Rheinheimer, G. Aquatic Microbiology.

Tabla II.3. Clasificación de microorganismos de acuerdo a su fuente de energía y de carbono.

Clasificación Fuente de energía

Fuente de carbono

Microorganismos

Fotoautotrófos Luz Bióxido de carbono

Plantas superiores, algas y bacterias fotosintéticas

Fotoheterotrófos Luz Materia orgánica Bacterias fotosintéticas

Quimioautotrófos Materia Inorgánica

Bióxido de carbono

Bacterias

Quimioheterotrófos Materia orgánica

Materia orgánica Bacterias, hongos, rotíferos, crustáceos, anélidos, protozoarios

Fuente: Rheinheimer, G. Aquatic Microbiology.

Tabla II.4. Criterios utilizados para la clasificación de bacterias.Propiedad Consideración

Morfología Tamaño y forma de la célula bacteriana, arreglos que presentan, presencia de flagelos, capsulas etc.

Coloración Gram-positivas, Gram-negativasCrecimiento Características que presentan en los medios

de cultivo (agár, caldo), morfología de las colonias y aparición de pigmentos mientras se cultivan.

Aspectos nutricionales Autótrofas, heterótrofas, fuentes de energía, fuentes de carbono, fuentes de nitrógeno y requerimientos nutricional especiales.

Fisiología Temperatura (promedio y óptima para vivir), pH (promedio y óptima para vivir), requerimientos de oxígeno, requerimientos de sales, tolerancia a procesos osmóticos,

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sensibilidad y resistencia a antibióticos.Bioquímica Naturaleza de los compuestos celulares

presentes en las paredes celulares, moléculas de ARN, ribosomas, pigmentos y antígenos.

Genética Porcentaje de ADN presente en la célula bacteriana

Fuente: Lim, D. Microbiology.

Tabla II.5. Enfermedades Típicas Asociadas con el Consumo de Aguas Naturales, Enfermedades de Origen Hídrico

Enfermedad Agente Causal o Etiológico

Sintomatología Clínica Típica

Amibiasis Protozoario, Entamoeba Histolytica

Diarrea prolongada con sangramiento, abscesos del hígado y del intestino delgado

Cólera Bacteria, Vibrio Cholerae

Diarrea extremadamente profusa, deshidrataciones

Disentería Bacteria, Shigella 4 spp

Diarrea severa con sangramiento

Fiebre Tifoidea Bacteria, Salmonella Typhosa

Fiebre alta, diarrea, ulceraciones del intestino delgado

Giardiasis Protozoario, Giardia Lamblia

Diarrea leve a severa, flatulencia, indigestión, nauseas, vómitos

Gastroenteritis Viral Virus; enterovirus, parvovirus, rotovirus

Diarrea leve a severa

Gastroenteritis Bacteriana

Bacteria, Escherichia Coli

Diarrea leve a severa

Hepatitis Virus; virus de la hepatitis A

Ictericia, fiebre, problemas Hepáticos

Salmonelosis Bacteria, Salmonella 1700 spp

Fiebre, nauseas, diarreas leves

Leptospirosis Bacteria, Leptospira Ictericia, fiebreFuente: Rivas, F. Texto para la asignatura Saneamiento Ambiental.

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Tabla II.6. Parasitosis más comunes de VenezuelaEnfermedad Nombre del

parasitoCaracterísticas del parasito

Lugar que

invade en el

huésped

Puerto de entrada

Teniasis Taenia saginata Gusano plano del ganado vacuno hasta 12 m de longitud año

Intestino delgado

Boca

Triquinosis Trichinella spiralis Larvas enquistadas en el cerdo de hasta 0,4 cm de longitud

Adultos pared intestinal, quistes músculo estriado

Boca

Ascaridiasis Ascaris lumbricoides

Gusano redondo de hasta 35 cm de longitud

Intestino delgado

Boca

Erupción cutánea

Enterobius vermicularis

Oxiuros o gusanos pequeños y delgados de hasta 1,3 cm de longitud

Intestino grueso, apéndice

Boca

Anquilostomiasis

Ancylostoma duodenale

Gusano redondo de hasta 1,3 cm de longitud

Intestino delgado adherido a la mucosa

Piel, generalmente de los pies

Uncinaria tropical

Necator americanus Gusano redondo de hasta 1,1 cm de longitud

Intestino delgado adherido a la mucosa

Piel, generalmente de los pies

Erupción serpiginosa

Larva migrans Gusanos pequeños que

Piel Piel, generalment

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crecen desde algunos milímetros a 2-5 cm al día

e de los pies

Fuente: Biagi, F. Enfermedades Parasitarias.

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10

11

Tabla III.1. Datos Correspondientes a los Últimos Censos Realizados en el País.

Entidad 1950 1961 1971 1981 2001 2011

Venezuela5,091,54

37,555,79

910,721,52

215,626,95

523,054,21

0 27,227,930

Dtto. Federal 709,6021,257,51

5 1,860,637 2,283,200Dtto. Capital 1,836,286 1,943,901Anzoátegui 242,398 382,002 506,297 717,854 1,222,225 1,469,747

Apure 95,489 121,077 164,705 208,342 377,756 459,025Aragua 189,891 313,274 543,170 961,314 1,449,616 1,630,308Barinas 79,944 139,271 231,046 345,778 624,508 816,264Bolívar 131,631 217,543 391,665 701,431 1,214,846 1,410,964

Carabobo 242,923 381,636 659,639 1,157,310 1,932,168 2,245,744Cojedes 52,111 72,652 94,351 145,366 253,105 323,165Falcón 258,759 340,450 407,957 533,143 763,188 902,847Guárico 164,523 244,966 318,905 410,940 627,086 747,739

Lara 368,169 489,140 671,410 999,831 1,556,415 1,774,867Mérida 211,110 270,668 347,095 505,040 715,268 828,592

Miranda 276,273 492,349 856,272 1,544,464 2,330,872 2,675,165Monagas 175,560 246,217 298,239 408,592 712,626 905,443

Nueva Esparta 75,899 89,492 118,830 207,646 373,851 491,610

Portuguesa 122,153 203,707 297,047 461,348 725,740 876,496Sucre 334,107 402,292 469,004 615,427 786,483 896,291

Táchira 304,181 399,163 511,346 697,830 992,669 1,168,908Trujillo 273,919 326,634 381,334 473,514 608,563 686,367

Yaracuy 132,436 175,291 223,545 314,279 499,049 600,852Zulia 570,336 923,863 1,299,030 1,825,216 2,983,679 3,704,404

Amazonas 45,702 31,757 21,696 48,865 70,464 146,480Vargas 352,920

Delta Amacuro 33,648 33,979 48,139 59,258 97,987 167,676Dep. Federales 779 861 856 850 1,651 2,155

Fuente: Instituto Nacional de Estadística.Nota: No se incluye el censo correspondiente a 1991, por no considerarse válido

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Tabla III.2. Fórmulas de Bioestadística y de Epidemiologia aplicables al Saneamiento Ambiental.

Definición FórmulaEstimación de Poblaciones

Lineal Inter-censal y= ya+( y p− y a

t p−t a)∗(t−t a )

Lineal Post-censal y= y p+( y p− ya

t p−t a)∗(t−t p )

Geométrico Inter-censal y= ya∗( y p

ya)(

t−t a

t p−t a)

Geométrico Post-censal y= y p∗( y p

ya)(

t−t p

t p−t a)

Tasa de uso frecuente en Bioestadística

Natalidad Tasa denatalidad= nacimientos vivospoblaci ó n de la zona

∗1000

Mortalidad Tasa demortalidad= defuncionespoblaci ó n de la zona

∗1000

Mortalidad infantil

Tasa m. infantil=defuncionesen∋ñ os<1 a ñ onacimientos vivos

∗1000

Morbilidad Tasa demorbilidad= casos registrados deuna enfermedadpoblaci ó n de la zona

∗100.000

Letalidad Tasa de letalidad= muertes poruna enfermedadcasos registradosde la enfermedad

∗100

Específicas de

mortalidadTasa Especifica de mortalidad=defuncionesenfermedad X

poblaci ó n de la zona∗100.000

Mortalidad materno infantil

Tasa demortamaterno=defunciones demadres durante el partonacimientos vivos

∗1000

Razones de uso frecuente en Bioestadística

Mortalidad proporcional en niños < 1 año

M=defunciones deniños<1 añototal dedefunciones

Mortalidad proporcional en personas de 50 años o más

M=defunciones de personas de50 añoso mástotal dedefunciones

Mortalidad proporcional por causas desconocidas

M=defunciones por causas desconocidastotalde defunciones

13

Mortalidad proporcional por causas conocidas

M=defunciones por causas conocidastotal dedefunciones

Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura Saneamiento Ambiental.Tabla IV.1. Solubilidad de algunos gases en el agua a 20 °C y 1 atmósfera de presión.

Gas Solubilidad (mg/100 g de agua)Oxígeno, O2 4,3

Anhídrido carbónico, CO2 169,0Anhídrido sulfuroso, SO2 10.600,0

Amoníaco, NH3 51.800,0 Fuente: Benjamín, M. M, Water Chemistry.

Tabla IV.2. Contaminantes y sus efectos en las aguas

Contaminantes Efecto en el ambiente acuáticoMateria orgánica biodegradable

Incrementa los requerimientos de oxígeno en el proceso de oxidación, produciendo un ambiente anaerobio, disminuyendo los microorganismos aerobios y aumentado el número de microorganismos anaerobios, migración de peces

Organismos patógenos

Causan enfermedades en los seres humanos

Materia inorgánica y minerales

Varían los niveles de salinidad y acidez del agua

Compuestos químicos sintéticos o no biodegradable

Producen bioacumulación en la cadena alimenticia, pudiendo generar cáncer, trastornos neurológicos y otras enfermedades

Nutrientes (N, P) Causan un crecimiento incontrolado de plantas acuáticas, así como también aportan sabor y olor al agua

Sedimentos provenientes de la erosión

Se depositan en el fondo, disminuyendo los niveles de agua, reducen la penetración de la luz solar a las plantas del fondo, reduciendo las concentraciones de oxígeno, por no realizarse la fotosíntesis

Materiales radioactivos

Causan cáncer, mutaciones genéticas y otras enfermedades, al pasar de un eslabón a otro en la cadena alimenticia

Calor Reduce la solubilidad del oxígeno disuelto en el agua, altera las características de los ecosistemas, disminuyendo el número de colonias presentes en los mismos

Fuente: Linsley, R. K. et al. Water Resources Engineering.

Tabla IV.3. Clasificación de las aguas según el grado de dureza.Clasificación Concentración, mg/L como CaCO3

Blandas < 50Moderadamente blandas 50 – 100

Ligeramente duras 100 - 150Moderadamente dura 150 – 200

Dura 200 – 300

14

Muy dura >300Fuente: Sawyer, C. N., et al. Química para ingeniería ambiental.

Tabla IV.4. Distribución Mundial del Agua.

Ubicación del Recurso Hídrico Volumen, 1012

m3Porcentaje del

total (%)Áreas terrestres:Lagos de agua dulce 125,00 0,0090Lagos salados y mares interiores 104,00 0,0080Ríos (Volumen instantáneo promedio) 1,25 0,0001Humedad del suelo 67,00 0,0050Aguas subterráneas (sobre una profundidad de 4000 m)

8.350,00 0,6100

Casquete polar y glaciares 29.200,00 2,1400Total áreas terrestres 37.800,00 2,8000Atmosfera (vapor de agua) 13,00 0,0010Océanos 1.320.000,00 97,3000

Fuente: D.K, Todd. GroundWater Hydrology.

Tabla IV.5. Clasificación de las aguas según su uso.Tipo Descripción

Tipo 1 Aguas destinadas a uso doméstico y al uso industrial que requiere de agua potable, siempre que ésta forme parte de un producto o sub-producto destinado al consumo humano o que entre en contacto con él.

Sub-tipo 1A Aguas que desde el punto de vista sanitario pueden ser acondicionadas con la sola adición de desinfectantes.

Sub-tipo 1B Aguas que pueden ser acondicionadas por medio de tratamientos convencionales de coagulación, floculación, sedimentación, filtración y cloración.

Sub-tipo 1C Aguas que pueden ser acondicionadas por proceso de potabilización no convencional.

Tipo 2 Aguas destinadas a usos agropecuariosSub-tipo 2A Aguas para riego de vegetales destinados al consumo humano.Sub-tipo 2B Aguas para el riego de cualquier otro tipo de cultivo y para uso

pecuario.Tipo 3 Aguas marinas o de medios costeros destinadas a la cría y

explotación de moluscos consumidos en crudo.Tipo 4 Aguas destinadas a balnearios, deportes acuáticos, pesca

deportiva, comercial y de subsistencia.Sub-tipo 4A Aguas para el contacto humano total.Sub-tipo 4B Aguas para el contacto humano parcial.

Tipo 5 Aguas destinadas para usos industriales que no requieren de agua potable.

15

Tipo 6 Aguas destinadas a la navegación y generación de energía.Tipo 7 Aguas destinadas al transporte, dispersión y desdoblamiento de

poluentes sin que se produzca interferencia con el medio ambiente adyacente.

Fuente: Gaceta oficial de la República Bolivariana de Venezuela.

Tabla IV.6. Límites y rango de las aguas sub-tipo 1A y 1B.Parámetro Límite o rango máximo

Sub-Tipo 1AOxígeno disuelto (O.D.) Mayor de 4,0 mg/LpH Mínimo 6,0 y máximo 8,5Color real Menor de 50, unidades Pt-CoTurbiedad Menor a 25, UNTFluoruros Menor de 1,7 mg/LOrganismos coliformes totales Promedio mensual menor a 2.000 NMP por cada 100 mL.

Sub-Tipo 1BOxígeno disuelto (O.D.) Mayor de 4,0 mg/LpH Mínimo 6,0 y máximo 8,5Color real Menor de 150, unidades Pt-CoTurbiedad Menor a 250, UNTFluoruros Menor de 1,7 mg/LOrganismos coliformes totales Promedio mensual menor a 10.000 NMP por cada 100 mL.

Las aguas de los sub-tipos 1A y 1B no deberán exceder los siguientes limitesElementos o compuestos Limites

Aceites minerales 0,3 mg/LAluminio 0,2 mg/LArsénico total 0,05 mg/LBario total 1,0 mg/LCadmio total 0,01 mg/LCianuro total 0,1 mg/LCloruros 600 mg/LCobre total 1,0 mg/LCromo total 0,05 mg/LDetergentes 1,0 mg/LDispersantes 1,0 mg/LDureza, expresada como CaCO3 500 mg/LExtracto de carbono al cloroformo 0,15 mg/LFenoles 0,002 mg/LHierro total 1,0 mg/LManganeso total 0,1 mg/LMercurio total 0,01 mg/LNitritos + Nitratos (N) 10,0 mg/LPlata total 0,05 mg/LPlomo Total 0,05 mg/LSelenio 0,01 mg/LSodio 200 mg/LSolidos disueltos totales 1500 mg/LSulfatos 400 mg/LZinc 5,0 mg/L

16

Organofosforados y carbamatos (biocidas)

0,1 mg/L

Organoclorados (biocidas) 0,2 mg/LActividad (radioactividad) Máximo 0,1 Becquerelio por litro (Bq/L)Actividad (radioactividad) Máximo 1,0 Becquerelio por litro (Bq/L)

Fuente: Gaceta oficial de la República Bolivariana de Venezuela.Tabla IV.7. Límites permitidos en el agua para la bebida en Venezuela.

Elemento o compuesto Límites (mg/L)Aceites minerales 0,3Aluminio 0,2Arsénico total 0,05Bario total 1,0Cadmio total 0,01Cianuro total 0,1Cloruros 600 (EEUU 250 )Cobre total 1,0Cromo total 0,05Detergentes 1,0Dispersantes 1,0Dureza, expresada como Ca2CO3 500Extracto de carbono al cloroformo 0,15Fenoles 0,002Hierro total 1,0Manganeso total 0,1Mercurio total 0,01Nitritos + Nitratos (N) 10,0Plata total 0,05Plomo total 0,05Selenio 0,01Sodio 200Sólidos disueltos totales 1500 (EEUU 500 )Color real <50 Pt-CoTurbidez <25 UTN (EEUU 0,5 UTN)Sulfatos 400 (EEUU 250 )Zinc 5,0

BiocidasÓrgano fosforados y Carbamatos 0,1Órgano clorados 0,2

RadioactividadActividad máximo 0,1 Becquerelio por litro (Bq/L)Actividad máximo 1,0 Becquerelio por litro (Bq/L)

Fuente: Gaceta oficial de la República Bolivariana de Venezuela.

17

Tabla IV.8. Límites permitidos de calidad de vertidos líquidos residuales a ser descargados, en forma directa o indirecta, a cuerpos de agua en Venezuela.

Elemento o compuesto Límites máximos o rangos (mg/L)Aceites minerales e hidrocarburos 20Aceites y grasa vegetales y animales 20Alfil mercurio No detectableAldehídos 2,0Aluminio total 5,0Arsénico total 0,5Bario total 5,0Boro 5,0Cadmio total 0,2Cianuro total 0,2Cloruros 1000Cobalto total 0,5Cobre total 1,0Color real 500 unidades de Pt-Co.Cromo total 2,0Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) 60Demanda Química de oxígeno (DQO) 350Detergentes 2,0Dispersantes 2,0Espuma AusenteEstaño 5,0Fenoles 0,5Fluoruros 5,0Fósforo total (expresado como fósforo) 10Hierro total 10Manganeso total 2,0Mercurio total 0,01Nitrógeno total (expresado como nitrógeno) 40Nitritos + Nitratos (N) 10pH 6-9Plata total 0,1Plomo total 0,5Selenio 0,05Sólidos flotantes AusentesSólidos suspendidos 80Sólidos sedimentables 1,0Sulfatos 1000Sulfitos 2,0Sulfuros 0,5NMP de organismos coliformes totales No mayor de 5000/100 mLZinc 5,0

BiocidasOrgano fosforados y Carbamatos 0,25Organo clorados 0,05

RadioactividadActividad máximo 0,1 Becquerelio por litro

18

(Bq/L)Actividad máximo 1,0 Becquerelio por litro

(Bq/L) Fuente: Gaceta oficial de la República Bolivariana de Venezuela.

Tabla IV.9. Fórmulas para estimación de caudales en urbanismos.

Definición FórmulaAbastecimiento municipales

Caudal de aducción Q=1,25∗población∗dotación86.400

Caudal de aguas residuales en poblaciones zonificadas

Caudal por tramo Q = 2 * [ Qdom + Qind + Qinst + Qcomer + Qinf]

Caudal domiciliarioQdom = Qmedio domiciliario * K * RCoeficiente de reintegro, ( R ) = 0,8

Caudal industrial Qind = Q medio industrial * R

Caudal institucional Qinst = Q medio institucional * R

Caudal comercial Qcomer = Q medio comercial * R

Caudal de infiltraciónQ inf =

20.000L

dia−Km∗(Long . colec+¿empotram∗Long empotram)

86.400Caudal de aguas residuales en poblaciones no zonificadas

Caudal índiceQind=

K∗R∗Densidad ( habHa )∗Dotación

86400

Caudal por tramoQ tramo = 2 * (Qind * Área tributaria tramo + Q

infiltración)Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura Saneamiento Ambiental.

Tabla IV.10. Coeficientes para considerar caudales pico en la estimación de los caudales de aguas servidas.

Tamaño de la población (habitantes) KHasta 20.000 3,00

20.001 a 75.000 2,2575.001 a 200.000 2,00

200.001 a 500.000 1,60Más de 500.001 1,50

Fuente: Arocha, S. Cloacas y drenajes.

19

Tabla IV.11. Fórmulas aplicables al análisis químico del agua.

Definición FórmulaPrincipio de

electroneutralidad

|∑ aniones−∑ cationes|≤ (0,1065+0,0155∗∑ aniones )

Dureza total DT = [Ca+2] + [Mg+2] +[Sr+2] + [Fe+2]

Dureza carbonática

DC = [HCO3-] + [CO3

=] + [OH-]

Dureza no carbonática

DNC = [SO4=] + [Cl-] + [NO3

-]

Oxígeno disuelto (g/m3)

OD=V titualante∗N titulante∗8000296

DBO (método directo)

DBO = OD inicial – OD final

DBO (método de dilución)

DBO=[ (OD inic muestra−OD final muestra )−(ODinic blanco−Od final blanco ) ]

(mLmuestra /300 )

pH pH = - log [H+]

Fuente: Rivas, F. Manual de Prácticas del Laboratorio de Saneamiento Ambiental.

Tabla IV.12. Estándares de contaminantes permitidos en el agua de bebida según la EPA (lista parcial).

Constituyente

Valor máximo permitido

(mg/L)

Riesgo que produce Fuente de contaminación en agua potable

Desinfectantes y productos secundarios de la desinfecciónBromato 0,01 Aumenta el riesgo del

cáncerProducto secundario de la desinfección del agua

Cloraminas 4,0 Irritación en mucosas, anemia

Aditivos usados en el control de microorganismos

Compuestos químicos inorgánicosAntimonio 0,006 Aumenta el colesterol y

disminuye la glucosa en la sangre

Efluentes de refinerías de petróleo, retardantes, soldadores, cerámicas y electrónicos

Bario 2,0 Aumenta la presión sanguínea

Efluentes de excavaciones, refinerías de minerales

Cadmio 0,005 Severos daños al riñón Corrosión de tubos galvanizados, descargas de refinerías de minerales, baterías y pinturas

Cobre 1,3 Problemas gastrointestinales,

Corrosión de tubos de cobre

20

daños al riñón e hígadoCianuro 0,2 Daños al sistema

nervioso y problemas en la tiroides

Efluentes de fábricas metalúrgicas, de plásticos y fertilizantes

Fluoruros 4,0 Daños a los huesos y manchado de dientes

Aditivo aplicado al agua para reducir problemas dentarios, descargas de fertilizantes manufactura de aluminio

Continuación Tabla IV.12.

Constituyente

Valor máximo permitido

(mg/L)

Riesgo que produce Fuente de contaminación en agua potable

Plomo 0,015 Desarrollo de problemas físicos y mental en niños, problemas al riñón, aumenta la presión sanguínea en adultos

Corrosión de tuberías de plomo

Mercurio 0,002 Daños al riñón Efluentes de refinerías e industrias, escorrentías de rellenos sanitarios, actividades mineras

Nitratos 10,0 Síndrome de la sangre azul en infantes

Escorrentía de terrenos agrícolas con fertilizantes, efluentes de tanques sépticos

Nitritos 1,0 Síndrome de la sangre azul en infantes

Escorrentía de terrenos agrícolas con fertilizantes, efluentes de tanques sépticos

Químicos orgánicosBenceno 0,005 Anemia, cáncer,

disminuye las plaquetas en la sangre

Descargas de fabricas, fugas de tanques de almacenamiento de gasolina, efluentes de rellenos sanitarios

Clorinado 0,002 Cáncer, daños al hígado, problemas en el sistema nervioso

Residuos de termicidas (termitas)

Clorobenceno 0,1 Daños al riñón e hígado Efluentes de industrias de productos químicos y de alimentos

Dioxina 0,00000003 Cáncer, problemas de fertilidad

Emisiones de los desechos de la combustión, efluentes de industrias químicas, manufacturas de la madera

Styreno 0,1 Problemas en el sistema circulatorio, daños al hígado y al riñón

Efluentes de la industria de plásticos y gomas, efluentes de los rellenos sanitarios

Tolueno 1,0 Problemas en el sistema nervioso, daños al hígado y al riñón

Efluentes de la industria petrolera

21

Cloruro de vinilo

0,002 Aumenta el riesgo de generar cáncer

Efluentes de la industria de plásticos, tubos de PVC

Xyleno (total) 10,0 Daños al sistema nervioso

Efluentes de la industria petrolera y de la industria química

Fuente: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA).

Tabla IV.13. Cuadro resumen Gaceta Oficial, Capítulo VII, de las disposiciones de agua para Edificaciones (Dotaciones).Artículo 109: Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a viviendas, se determinarán de acuerdo con lo que se estable a continuación:A.- Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a viviendas unifamiliares, se determinarán en función del área total de la parcela o del lote donde la edificación va a ser construida o exista, de acuerdo con los siguientes valores

área total de la parcela (m2) Dotación (L/día)Hasta 200 1.500201 a 300 1.700301 a 400 1.900401 a 500 2.100502 a 600 2.200601 a 700 2.300701 a 800 2.400801 a 900 2.500

901 a 1.000 2.6001.001 a 1.200 2.8001.201 a 1.400 3.0001.401 a 1.700 3.4001.701 a 2.000 3.8002.001 a 2.500 4.5002.501 a 3.000 5.000

Mayores de 3.000 5.000 más 100 L/día por cada 100 m2 de superficie adicional

NOTA: Las dotaciones antes señaladas incluyen el consumo de agua para usos domésticos y el correspondiente al riego de jardines y áreas verdes de la parcela o lote.B.- Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a viviendas multifamiliares se determinarán en función del número de dormitorios de que consta cada unidad de vivienda, de acuerdo con los siguientes valoresNúmero de dormitorios de cada unidad de

viviendaDotación por unidad de vivienda

(L/día)1 5002 8503 1.2004 1.3505 1.500

22

Más de 5 1.500 L/día más 150 L/día por cada dormitorio en exceso de 5

NOTA: Las dotaciones de agua antes señaladas corresponden a consumos para usos domésticos exclusivamente. Las dotaciones de agua necesarias para satisfacer los consumos correspondientes al riego de jardines y áreas verdes, para instalaciones y servicios anexos a la edificación, restaurantes, bares, lavanderías, estacionamiento cubierto, piscinas, oficinas, comercios, lavado de carro y otros, se calculará anticipadamente de acuerdo con lo estipulado para cada caso en el presente capítulo de las normas.

Continuación Tabla IV.13.

C.- Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a viviendas bifamiliares se determinarán de la siguiente manera:C.1.- Para la unidad de vivienda ubicada en la planta baja a nivel del lote o parcela, se determinará en función del área total de la parcela o del lote donde la edificación vaya a ser construida o exista, de acuerdo con las dotaciones correspondientes a las edificaciones destinadas a viviendas unifamiliares, según el aparte A de este capítulo.C.2.- Para la unidad de vivienda ubicada sobre la anterior, se aplicará los valores correspondientes a la dotación de agua para edificaciones destinadas a viviendas multifamiliares, según el aparte B de este capítulo.

Artículo 110: Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a instituciones de uso público o particular, se determinarán de acuerdo con lo que

se indica a continuación:A.- Centros Asistenciales:A.1.- Con hospitalización 800 L/día/camaA.2.- Con consulta externa 500 L/día/consultorioA.3.- Con clínicas dentales 1.000 L/día/unidad dental

B.- Planteles Educacionales:B.1.- Con alumnado externo 40 L/alumno/díaB.2.- Con alumnado semi-interno 70 L/alumno/díaB.3.- Con alumnado interno o residente 200 L/alumno/díaB.4.- Por personal residente en el plantel 200 L/personal/díaB.5.- Por personal no residente 50 L/personal/díaNOTA: La dotación de agua para planteles educacionales que funcionen con dos o más turnos, se determinará multiplicando la dotación calculada de acuerdo con las cifras anotadas anteriormente, por el número de turno que corresponda.C.- Cuarteles 300 L/persona/díaD.- Cárceles 200 L/persona/díaE.- Iglesias 0,5 L/día/m2 área publica netaF.- Oficina pública 6 L/ día /m2 área localG.- Otras instituciones de uso público o particular

A juicio de la autoridad sanitaria competente

NOTA: Las dotaciones de agua señaladas no incluyen consumo de agua para riego de jardines y de áreas verdes de la parcela o lote correspondiente a la edificación,

23

ni los requeridos por servicios anexos o complementarios tales como: restaurantes, cafetines, comedores, bares, cafeterías, lavanderías, comercios, oficinas y otros. Estos consumos de agua se calcularán adicionalmente de acuerdo con lo estipulado para cada caso en estas normas.Artículo 111: Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a comercios, se determinarán de acuerdo con lo que se indica a continuación:A.- Oficina en general 6 L/día/m2 del local destinado a oficinaB.- Depósitos de materiales, equipos y artículos manufacturados

0,5 L/día/m2 de área útil de local y por turno 8 horas de trabajo

C.- Mercados 15 L/día/m2 de área de ventaD.- Carnicerías, pescaderías y similares 25 L/día/m2 de área de venta

Continuación tabla IV.13.

E.- Supermercados, casas de abasto, locales comerciales de mercancía seca

20 L/día/m2 de área de venta

F.- Restaurantes 50 L/día/m2 de área útil del localG.- Bares, cervecerías, fuentes de soda y similares

60 L/día/m2 de área útil del loca

H.- Centros comerciales 10 L/día/m2 de área bruta de construcción destinados a comercios

I.- Hoteles, moteles y similares 500 L/día/dormitorioJ.- Pensiones 350 L/día/m2 de área destinada a

dormitorioK.- Hospedajes 25 L/día/m2 de área destinada a

dormitorioL.- Lavandería al seco, tintorería y similares

30 L/Kilo de ropa a lavar

M.- Lavandería (ropa en general) 40 L/Kilo de ropa a lavarN.- Estaciones para lavado de vehículo a motor

2 L/día/m2 de estacionamiento cubierto

O.- Estaciones para lavado de vehículo:O.1.- con equipo de lavado automático 12.800 L/día/equipo automático de

lavadoO.2.- con equipo de lavado no automático

8.000 L/día/equipo no automático de lavado

P.- Bombas de gasolina 300 L/día/bomba instaladaQ.- Para otras edificaciones no especificadas

A juicio de la autoridad sanitaria competente

NOTA: Las dotaciones de agua señaladas no incluyen consumo de agua para riego de jardines, así como tampoco consumo de agua de servicios, instalaciones o construcciones anexas, o complementarias de las edificaciones destinadas a comercios. De existir estas, las dotaciones deberán calcularse adicionalmente, en un todo acuerdo con lo establecido en el presente capítulo de estas normas.Artículo 112: Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a industrias se calcularán añadiendo el consumo de aguas requerido para los fines sanitarios del personal de trabajadores y de empleados de la industria, el correspondiente a las operaciones industriales propiamente dichas, de acuerdo con lo que se

24

especifica a continuación: A.- La dotación de agua requerida para fines sanitarios por los trabajadores y empleados de la industria, será de 80 litros por cada trabajador y por cada empleado, por turno de trabajo de ocho (8) horas. En el caso de que la industria funcione durante dos o más turnos por día, la dotación de agua se calculará multiplicando la dotación calculada según se indicó, por el número de turnos que corresponda.NOTA: a.- La dotación de agua antes señalada no incluye dotación para otros usos tales como riego de jardines y áreas verdes, instalaciones y servicios anexos o complementarios tales como áreas de recreación, restaurantes, comedores, cafeterías, oficinas, comercios, estacionamientos cubiertos, lavado de carros y otros. Tales dotaciones se calcularán adicionalmente de acuerdo con lo estipulado para cada caso en el presente capítulo de estas normas.b.-El consumo de agua para fines industriales se calculara de acuerdo con el tipo de industria, sus procesos específicos de manufactura, las unidades diarias de producción y el número de turnos de funcionamiento

Continuación tabla IV.13.

Artículo 113: Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a fines recreacionales, deportivos, diversión y esparcimiento se determinarán con lo indicado a continuación:A.- Cines, teatros, auditorios y similares 3 L/día/asientoB.- Estadios, velódromos, plazas de toro, hipódromos, circos, parques de atracciones y similares

3 L/día/espectador

C.- Cabaret, casinos, salas de baile y discotecas

30 L/día/m2 del área neta del local

D.- Parques 0,25 L/día/m2

E.- Piscinas:E.1.- con recirculación 10 L/día/m2 del área de proyección

horizontal de la piscinaE.2.- sin recirculación 25 L/día/m2 del área de proyección

horizontal de la piscinaE.3.- con flujo continuo 125 L/día/m2 del área de proyección

horizontal de la piscinaF.- Balnearios 50 L/día/usuarioG.- Gimnasio 10 L/día/m2 del área neta del localH.- Vestuarios y salas sanitarias en piscinas 30 L/día/m2 del área de proyección

horizontal de la piscinaNOTA: Las dotaciones de agua señaladas no incluyen consumo de agua para riego de jardines y áreas verdes ni para las instalaciones y servicios anexos o complementarios tales como: restaurantes, bares, cafeterías, lavanderías, oficinas, comercios, estacionamientos, lavado de carros, etc. Las dotaciones de agua para estas instalaciones y servicios se calcularán adicionalmente de acuerdo a lo estipulado para cada caso en el presente capítulo de estas normas.Artículo 114: La dotación de agua de edificaciones destinadas a alojamiento,

25

Procesos de Purificación

Clarificación

Desinfección

Acondicionamiento Químico

CoagulaciónFloculaciónSeparación de Partículas

SedimentaciónFiltración

Ablandamiento

Remoción de hierro y manganeso

cuidado y cría de animales, tales como caballerizas, establos, granjas, porcinos, polleras y similares se determinaran de acuerdo con lo que se indica a continuación:

A.- Ganado lechero 120 L/día/animalB.- Bovinos 40 L/día/animalC.- Ovinos 10 L/día/animalD.- Equinos 40 L/día/animalE.- Porcinos 10 a 30 L/día/animal (*)

F.- Pollos, gallinas, patos, pavos y gansos 20 L/día/cada 100 aves(*) Los 10 L/día/animal se recomiendan solo para cochineras con piso de rejilla

NOTA: Las dotaciones anteriores no incluyen consumos de agua para riego de jardines y áreas verdes, ni para viviendas, oficinas, comercios y otras instalaciones y servicios anexos o complementarios. Tales dotaciones deberán calcularse adicionalmente en un todo de acuerdo con lo indicado para cada caso en el presente capítulo de estas normas.Artículo 115: La dotación de agua para riego de jardines y áreas verdes se calculará a razón de dos (2) litros por día por metro cuadrado de área verde o de jardín a regar. No se requerirá incluir en el cálculo de esta dotación, las áreas pavimentadas, engranzonadas u otras áreas no sembradas.Artículo 116: La dotaciones de agua para edificaciones destinadas a usos no contemplados en el presente capítulo, serán establecidas a juicio de la autoridad sanitaria competente.

Fuente: Gaceta Oficial Extraordinaria No. 5021 de la República Bolivariana de Venezuela.Figura V.1. Esquema General de los procesos de purificación de aguas naturales

Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura Saneamiento Ambiental.

Tabla V.1. Rango de pH óptimo para la coagulación y valores requeridos de alcalinidad en función del tipo de coagulante empleado.

Coagulante Características

Rango de pH del agua

Alcalinidad, mg/L CaCo3

Ventajas o desventajas

26

Grava = 5 a 60 mm

a) Filtro de arena rápido

b) Filtro de arena, antracita y grava

Arena = 0,45 a 0,55 mm Arena

= 0,45 a 0,55 mm

Grava = 5 a 60 mm

Antracita = 0,70 mm

60 a 75 cm

30 a 45 cm

30 a 45 cm

30 cm

30 cm

Sulfato de aluminio hidratado o alumbre

Polvo color marfil

Dosif: 5 a 50 mg/L

Tiempo de contacto: 5

min

Entre 4 a 7 0,50 Bajo costo

Sulfato ferroso Cristales o granos de

color verdeDosif: 6%Tiempo de contacto: 5

min

Por encima de 8,5

0,75 Corrosivo,Requiere la adicción de

otros compuestos,

para ablandamiento y remoción Fe

y Mn, Trat. Aguas

residualesCloruro férrico Cristales verde

Dosif: 20%Tiempo de

contacto: 20 min

Entre 3,5 y 6,5 y por

encima de 8,5

0,92 Corrosivo,Trat. aguas

Subterráneas

Sulfato férrico Polvo grisáceoDosif: 25%Tiempo de

contacto: 20 min

Entre 3,5 y 7 y por

encima de 9

0,75 Corrosivo, costoso

Fuente: Rossi, G. J. Dynamic Testing of Water Treatment Coagulants.Figura V.2. Filtros estratificados no homogéneos.

Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura Saneamiento Ambiental.

27

Tabla V.2. Clasificación de los filtros.

Según la velocidad de filtración

Según el medio filtrante

Según el sentido del

flujo

Según la carga o energía empleada

Rápidos120-360 m3/m2/día

Arena, altura entre 60 a 75 cm

Descendente Por gravedad

Antracita, altura entre 60 a 75 cm

Descendente Por gravedad

Mixtos: antracita (50-60 cm) y arena (15-20 cm)

Descendente Por gravedad

Mixtos: arena, antracita y granate

Flujo mixto Por presión

Lentos7-14 m3/m2/día

Arena, altura entre 60 a 100 cm

Descendente Por gravedadAscendente Por presión

Fuente: Davis, M. L. et al. Principles of Environmental Engineering and Science.

Tabla V.3. Dosificaciones de cloro recomendadas.

Tratamiento de cloración para:

Dosificación típica (ppm)

Fuentes naturalesSuperficiales contaminadasSuperficiales limpiasEmbalsesAguas subterráneas

2,5 a 10,01,2 a 2,01,0 a 1,51,0 a 5,0

AguaRefrigeraciónEnfriamientoLavado a Chorro

3,0 a 5,020,050,0

Control de algas y bacterias 3,0 a 5,0Control de bacterias ferrosas 1,0 a 10,0CianuroReducción de CianatoDestrucción completa

2 veces el contenido de cianuro8,4 veces el contenido de cianuro

28

Eliminación del color 1,0 a 500,0Precipitación del Hierro 0,64 veces el contenido de HierroPrecipitación del Manganeso 1,3 veces el contenido de ManganesoSulfuro de HidrógenoControl de sabor y olorDestrucción

2 veces el contenido de sulfuro de hidrógeno

8,4 veces el contenido de hidrógenoPiscinas 1,0 a 5,0

Fuente: López, R. Diseño de acueductos y alcantarillados.

Tabla V.4. Formulas empleadas en el proceso de desinfección.

Definición FórmulaCapacidad del dosificador de cloro (Lbs/día)

Capacidad = 0,012 * Q (GPM) * dosificación (ppm)Capacidad = 0,190 * Q (L/s) * dosificación (ppm)Capacidad = 0,053 * Q (m3/H) * dosificación (ppm)

Dosis de cloro Dosis = Demanda de cloro + Cloro residualDemanda de cloro Cantidad de cloro necesaria para alcanzar el punto de

rupturaCloro residual 0,2 a 0,4 mg/L en el punto más alejado del sistema

Fuente: Romero, J. Potabilización del agua.

Figura V.3. Diagramas de flujo plantas de purificación.

29

Continuación Figura V.3.

30

Fuente: Romero, J. Potabilización.

Figura V.4. Esquema de las etapas de tratamiento de las aguas residuales.

31

Tratamiento Terciario

RejasRejillasCedazos finos y microfiltrosTrituradoras o rasgadorasSedimentación

FloculaciónPrecipitación química

Lodos activadosFiltración biológicaLagunas de estabilización

FiltraciónDesinfecciónNitrificación y desnitrificación

Tratamiento preliminar

Tratamiento Secundario o Biológico

Tratamiento Primario

Estanque de aireación o

reactor biológico

Clarificador

Lodo a recircular

Exceso de Lodo

Efluente del Tratamiento primario

Efluente

Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura Saneamiento Ambiental.

Figura V.5. Esquema del tratamiento secundario de lodos activados.

Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura Saneamiento Ambiental.Tabla V.5. Parámetros de cálculo de un sistema de lodos activados.

Definición ParámetroOxidación completa con baja carga 1.800 g DBO5/m3

32

Sólidos totales

700 p.p.m.

En suspensión200 p.p.m.

Filtrables500 p.p.m.

Sedimentables

100 p.p.m.

Inorgánico 25 p.p.m.

Orgánico75 p.p.m.

Inorgánico25 p.p.m.

Orgánico75 p.p.m.

Orgánico40 p.p.m.

Orgánico160 p.p.m.

Inorgánico25 p.p.m.

Inorgánico290 p.p.m.

Inorgánico10 p.p.m.

Coloidal50 p.p.m.

Disuelto450 p.p.m.

orgánicaOxidación parcial con alta carga orgánica 3.600 g DBO5/m3

Tiempo de retención 4 a 8 horasRelación ancho-profundidad 3:1 a 5:1Profundidad del reactor 2,5 a 5,0 mRelación alimento-microorganismos A

M=

DBO5∗Q

SSV∗Volumen=0,3 dia−1

Cantidad de oxígeno en el reactor (alta carga)

1 Kg de O2 por cada Kg de DBO5

Concentración de sólidos suspendidos volátiles

Entre 1.000 a 3.000 ppm

Contenido de oxígeno disuelto 1 a 2 ppmTiempo de retención en el clarificador secundario

Entre 2 y 3 horas

Porcentaje de remoción de la DBO5 75 a 95%Porcentaje de remoción de sólidos suspendidos

85 a 95%

Fuente: Davis, M. L. et al. Principles of Environmental Engineering and Science.

Figura V.6. Distribución de sólidos en el agua residual.

33

Tabla V.6. Parámetros de cálculo de un sistema de lechos Biopercoladores.

Definición ParámetroCarga orgánica 0,56 Kg DBO5/m3/díaCarga hidráulica 20 m3/m2/díaDiámetro del material filtrante 5 a 10 cmTiempo de retención 20 a 60 minProfundidad del reactor Mínima 2,0 mTiempo de retención en el clarificador secundario

Entre 2 y 3 horas

Porcentaje de remoción de la DBO5 80 a 85%Porcentaje de remoción de sólidos suspendidos

70 a 90%

Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura saneamiento ambiental.

Tabla V.7. Principales procesos de tratamiento terciario.

Tratamiento Terciario Compuestos a eliminar

Objetivo

Coagulación-floculación Fosfatos y nitratos Evitar la eutrofización de las aguas

Desinfección, filtración y ozonización

Eliminación de huevos de microorganismos y microorganismos

Evitar la propagación de enfermedades de origen hídrico

Coagulación-floculación, Carbón activo

Remoción de detergentes y contaminantes orgánicos

Mejorar la estética y disminuye la contaminación del cuerpo receptor

Centrifugación previa al proceso de coagulación-floculación

Remoción de algas Evitar la eutrofización de las aguas

Nitrificación y desnitrificación mediante aireación

Eliminación de las diferentes formas de nitrógeno presentes en el agua residual

Evitar la eutrofización de las aguas

Fuente: Tchobanoglous, G., et al. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse.

34

Tabla V.8. Valores permitidos de los parámetros en aguas residuales tratadas para ser utilizadas en diversos usos.

Uso del agua residual

Valores permitidos Aplicación

Urbano sin restricción Tratamiento secundario, filtración y desinfecciónDBO5: 10 mg/L, Turbidez: 2 UNT, pH: 6 a 9, coliformes fecales: ausentes, Cloro residual: 1 mg/L

Riego de parques y jardines públicos y privados, sistemas contraincendio, construcciones, fuentes ornamentales, enfriamiento de aires a condicionados y excusados en viviendas.

Urbano restringido Tratamiento secundario y desinfección.DBO5: 30 mg/L, SST: 30 mg/LpH: 6 a 9, coliformes fecales: 200/100 mL, Cloro residual: 1 mg/L

Riego de áreas verdes de poco acceso público o de acceso restringido, riego de cementerios, campos de golf.

Agricultura, riego de cultivos de consumo directo

Tratamiento secundario, filtración y desinfecciónDBO5: 10 mg/L, Turbidez: 2 UNT, pH: 6 a 9, coliformes fecales: ausentes, Cloro residual: 1 mg/L

Riego de hortalizas y vegetales a ser consumidos crudos.

Agricultura, riego de cultivos a consumir procesados

Tratamiento secundario y desinfecciónDBO5: 30 mg/L, SST: 30 mg/LpH: 6 a 9, coliformes fecales: 200/100mL, Cloro residual: 1 mg/L

Riego de pastos, cañaverales, cereales, frutales.

Recreacional sin restricciones

Tratamiento secundario, filtración y desinfecciónDBO5: 10 mg/L, Turbidez: 2 UNT, pH: 6 a 9, coliformes fecales: ausentes, Cloro residual: 1 mg/L

Atracciones en donde las personas entran en contacto directo con el agua, como es el caso de lagos, embalses y lagunas.

Recreacional con restricciones

Tratamiento secundario y desinfecciónDBO5: 30 mg/L, SST: 30 mg/LpH: 6 a 9, coliformes fecales: 200/100mL, Cloro residual: 1 mg/L

Pesca, navegación, deportes acuáticos.

Mejoramiento ambiental

Tratamiento secundario, filtración desinfección y trat. terciarios( N: 1 a 30 mg/L, P: 1

Humedales, descarga en cursos de agua naturales (caudal

35

a 20 mg/L).DBO5: 10 mg/L, Turbidez: 2 UNT, pH: 6 a 9, Cloro residual: 1 mg/L

ecológico)

Industrial Tratamiento secundario y desinfecciónDBO5: 30 mg/L, SST: 30 mg/LpH: 6 a 9, coliformes fecales: 200/100mL, Cloro residual: 1 mg/L

Sistemas de enfriamiento, agua destinada a la operación de procesos industriales.

Fuente: Environmental protection agency, EPA.Tabla V.9. Ventajas y desventajas de los procesos aerobios y anaerobios.

Proceso Ventajas DesventajasAerobio -Ausencia de olores.

-Mineralización de todos los compuestos biodegradables.

-Alta tasa de síntesis celular, alta producción de lodos.-Requiere mucha energía eléctrica para oxigenación y mezcla.-Gran producción de células en los lodos, en algunos casos, necesaria su digestión, antes de secarlos y disponerlos.

Anaerobio

-Baja tasa de síntesis celular, poca producción de lodos.-Lodo estable, puede secarse y disponerse por métodos convencionales.-No requiere oxígeno, usa poca energía eléctrica y es especialmente adaptable a aguas residuales de alta concentración orgánica.-Produce metano, el cual puede ser útil como energético. Valor calórico del metano: 36.500 Kj/m3. El biogás de los digestores contiene aproximadamente un 65% de metano.-Tiene requerimientos nutricionales bajos

-Requiere de altas temperaturas para obtener mejores tratamientos.-el medio es corrosivo.-Tiene riesgos de salud por H2S.-Exige un intervalo de operación de pH bastante restringido.-Requiere de concentración altas de alcalinidad.-Es sensible a la contaminación con oxígeno.-Presencia de olores desagradables.

Fuente: Tchobanoglous, George, et al. Tratamiento de aguas residuales.

Tabla V.10. Dosificaciones de cloro para el tratamiento de aguas residuales.Tratamiento de cloración para: Dosificación típica (ppm)Lodo ActivadoControl de masa de lodoCondensación de lodo

1,0 a 8,0variable

DesinfecciónAguas cloacales crudas (frescas) 6,0 a 12,0

36

Aguas cloacales crudas (del séptico)Aguas cloacales clarificadas (frescas)Aguas cloacales clarificadas (del séptico)Efluente precipitación químicaEfluente del filtro de goteoEfluente del lodo activadoEfluente del filtro de arena

12,0 a 25,05,0 a 10,012,0 a 40,03,0 a 40,03,0 a 10,02,0 a 8,01,0 a 5,0

Reducción de DBO 6,0 a 12,0Control de olorAlcantarillado colectoresEn la planta

1,5 a 10,05,0 a 10,0

Fuente: López, R. Diseño de acueductos y alcantarillados. Figura VI.1. Estanque séptico de una cámara.

37

Fuente: Catalán, E. Tratado del Agua.

Figura VI.2. Estanque séptico de dos cámaras

38

Fuente: Osers, H. Detalles típicos.

Figura VI.3. Trampa de grasa.

39

Fuente: Osers, H. Detalles típicos.

Tabla VI.1. Parámetros de cálculo de un estanque séptico.

40

Definición ParámetroAltura de la cámara de gases 0,30 a 0,40 mAltura útil, hu hu = altura de trabajo + altura de

lodosTiempo de retención de 8 a 24 horasRelación largo-ancho Largo = 2 a 3 veces el anchoTiempo de limpieza, Tl entre 3 y 5 añosVolumen de lodos entre tiempo de limpieza, Vl

Vl = 35 L/hab/año

Volumen de trabajo, V2 V 2= Dotación∗Habitantes∗Tretención24

Volumen de lodos, V3 V3 = Vl * habitantes *TlVolumen útil, Vu Vu = V2 + V3Área útil, Au Au=Vu

huEstanque séptico de dos cámaras Capacidad primera cámara sea dos tercios

de la capacidad útil total, sin que este valor sea inferior a 1.900 L.

Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura saneamiento ambiental.

Tabla VI.2. Medidas recomendadas para estanques sépticos de una cámara.Personas Volumen útil

(m3)Largo (m)

Ancho (m)

Profundidad útil (m)

Cámara de aire (m)

1-2 0,80 1,20 0,60 1,20 0,303-4 1,50 1,60 0,80 1,20 0,305-7 2,10 1,95 0,90 1,20 0,30

8-10 3,00 2,30 1,10 1,20 0,3011-15 4,50 2,90 1,30 1,20 0,3016-20 6,00 3,10 1,50 1,30 0,3021-25 7,50 3,40 1,70 1,30 0,30

Fuente: Gaceta oficial de la República Bolivariana de Venezuela.

Tabla VI.3. Medidas recomendadas para estanques sépticos de dos cámaras.

Personas

Volumen útil (m3)

Largo 1era

cámara (m)Largo 2da

cámara (m)Ancho (m)

Profundidad útil (m)

Cámara de aire (m)

26-30 9,00 2,45 1,20 1,70 1,50 0,4031-35 10,50 2,75 1,30 1,80 1,50 0,4036-40 12,00 2,80 1,35 2,00 1,50 0,4041-50 15,00 3,15 1,55 2,20 1,50 0,4051-60 18,00 3,25 1,60 2,40 1,60 0,4061-70 21,00 3,50 1,70 2,60 1,60 0,4071-80 24,00 3,85 1,85 2,70 1,60 0,4081-90 27,00 4,20 2,00 2,80 1,60 0,40

91-100 30,00 4,30 2,10 3,00 1,60 0,40Fuente: Gaceta oficial de la República Bolivariana de Venezuela.

41

Cámara de Sedimentación

Cámara de Digestión

Dispositivo de conexión entre cámaras

Canal de salida

Canal de entrada

Tabla VI.4. Parámetros de cálculo de un estanque Imhoff.

Definición ParámetroNúmero máximo de habitantes a servir 500 habCaudal máximo a tratar 10.000 m3/díaTiempo de retención cámara de sedimentación

de 1 a 2 horas

Profundidad de la cámara de sedimentación

1,5 a 2,5 m

Volumen de lodos generado, cámara de digestión

30 L/hab/año para 15 ˚C15 L/hab/año para 20 ˚C

Ancho del canal de entrada y de salida Mínimo 20 cmAncho de la ranura entre placas Mínimo 15 cm

Tiempo de limpieza Cada 6 mesesPeríodo de digestión 60 a 150 díasExtracción de lodos Cuando estos se encuentren a

50 cm por debajo de la ranura de separación

Fuente: Crites, R. Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones.

Figura VI.4. Esquema general de un estanque Imhoff.

42

Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura saneamiento ambiental.

Tabla VI.5. Parámetros de cálculo de un estanque UASB.

Definición ParámetroCarga orgánica de diseño 8 a 20 Kg DQO/m3/díaVelocidad de diseño 0,5 a 1,0 m/horaFormas del reactor Cilíndrica o rectangularTemperatura de la zona ≥20˚CTiempo de retención 6 horasVolumen de lodos 15 al 20% del volumen total

reactorRelación largo-ancho Largo = 1,5 anchoCarga orgánica, CO CO= DQO∗Q

V∗1000

Carga hidráulica Q = velocidad * Área = V/TRelación entre AGV (ácidos grasos volátiles) y alcalinidad

0,3 a 0,4

Fuente: Cubillos, A, et. al. Reactores anaerobios para el tratamiento de aguas residuales domiciliarias.

Figura VI.5. Reactor UASB.

43

Fuente: www.agroscience.de/engl/ifa_grafiken/uasb.gif

Tabla VI.6. Parámetros de cálculo de lagunas de estabilización.

Definición ParámetroPoblación máxima a servir 5.000 hab.Área necesaria 1 hectárea por cada 2.500

hab.Inclinación de los taludes, V:H 2:1Porcentaje de remoción de la DBO 75 a 95%Relación largo/ancho 1 a 2Combinación de lagunas más empleadas (3 en serie)

Anaerobia-facultativa-maduración

Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura saneamiento ambiental.

Tabla VI.7. Características de las lagunas de estabilización.

Tipo de laguna

Tiempo de retención

Profundidad (m)

Carga orgánica(Kg DBO/Ha/día)

Aerobia3 a 5 días

máximo 20 días0,6 a 1,5 55 a 200

Anaerobi 20 a 50 días 1,5 a 10,0 200 a 550

44

Gas

Estructura de salida

Campanas de recolección

Manto de lodos

Zona de transición

Tubería de entrada

a máximo 90 días

Facultativa

20 a 50 díasmáximo 90 días

1,5 a 3,067,2 afluente crudo

11 a 75 efluente primario

Maduración o

pulimento

7 a 15 días 1,0Se diseñan para destruir

microorganismos

Fuente: Kiely, G. Ingeniería ambiental.

Tabla VI.8. Control de olores en lagunas de estabilización.

Tipo de laguna Dosificación de Nitrato de sodioFacultativa y de maduración 25 Kg/laguna/día durante 3 días

15 Kg/laguna/día durante 7 díasAnaerobia 60 Kg/laguna/día durante 3 días

30 Kg/laguna/día durante 7 díasFuente: Tchobanoglous, G. Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones.

Tabla VI.9. Parámetros de diseño de los sistemas de disposición subsuperficial del efluente.

Definición ParámetroRata de percolación R =Tiempo de

infiltración/18Sumideros R ≤ 30 minutosCampos de riego o zanjas de absorción 30 min < R < 60 minZanjas filtrantes R≥60 minutosÁrea de absorción para disponer 1.000 L/día, para el diseño de sumideros y zanjas de absorción

A=4,92√R

Área de absorción para disponer 50 L/día, para el diseño de las zanjas de filtrantes

1 m2

Área de absorción de un sumidero A = 2 * * r * HÁrea de absorción de cada zanja de absorción A = 30 * ancho del fondoÁrea de absorción de cada la zanja filtrante A = 30 * ancho del fondo

Fuente: Rivas, F. Texto para la asignatura saneamiento ambiental.

45

Figura VI.6. Zanjas de absorción o campos de riego.

Fuente: Osers, H. Detalles típicos.

Tabla VI.10. Dimensiones de las zanjas de absorción y separación entre ellas.

Ancho del fondo de la zanja (cm)

Profundidad recomendada (cm)

Distancia de centro a centro entre tuberías (m)

30 45-75 1,8045 45-75 1,8060 45-75 1,8075 45-90 2,3090 60-90 2,50

Fuente: Gaceta oficial de la República Bolivariana de Venezuela.

Figura VI.7. Sumidero.

46

Fuente: Catalán, E. Tratado del Agua.

Figura VI.8. Zanjas filtrantes.

47

Fuente: Osers, H. Detalles típicos.

Tabla VII.1. Caracterización de los desechos generados en los EEUU, en porcentaje del total generado.

Material Año

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

1998

Papel y cartón 34,0 36,5 36,6 33,8 36,4 37,8 35,4 38,6 38,2Vidrio 7,6 8,3 10,5 10,6 10,0 7,9 6,4 6,1 5,7Metales ferrosos 11,7 10,6 10,2 9,6 8,3 6,8 6,2 5,5 5,6Aluminio 0,4 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,4 1,4 1,4Metales no ferrosos 0,2 0,5 0,6 0,7 0,8 0,6 0,5 0,6 0,6Plásticos 0,5 1,4 2,2 3,4 4,5 6,7 8,3 8,9 10,2Caucho y cueros 2,1 2,3 2,4 3,0 2,8 2,8 2,8 2,9 3,1Textiles 2,0 1,8 1,7 1,7 1,7 1,7 2,8 3,5 3,9Madera 3,5 3,7 3,8 4,5 6,2 7,0 7,6 6,7 7,2Desechos alimentarios

13,9 12,2 10,6 10,5 8,6 7,9 10,1 10,3 10,0

Jardinería 22,6 20,7 19,2 19,7 18,1 18,0 17,1 14,0 12,6Inorgánicos 1,5 1,5 1,5 1,6 1,5 1,5 1,4 1,5 1,5

Fuente: Tchobanoglous, G. et. al. Handbook of solid waste management.

Tabla VII.2. Materiales tóxicos comúnmente encontrados en los desechos municipales.

48

Sustancia Fuente de generación Efectos en la salud públicaCadmio Baterías, tintas, pinturas,

componentes electrónicos, cerámica y vidrio.

Cancerigenos, tóxicos para la ecología y alteran los procesos reproductivos

Plomo Baterías, barnices, selladores, tintes de cabello, componentes electrónicos, cerámica, plástico y vidrios

Produce trastornos neurológicos y alteran los procesos reproductivos

Mercurio Baterías, pinturas, lámparas fluorescentes, termómetros y productos odontológicos

Tóxicos para la ecología, producen trastornos neurológicos y alteran los procesos reproductivos

Cloruro de metilo Pinturas, disolventes de pinturas, materiales adhesivos y pesticidas

Cancerígenos

Metil-etil-cetona Disolventes, adhesivos, limpiadores y ceras

Producen trastornos neurológicos y alteran los procesos reproductivos

Percloroetileno Removedores de manchas y limpiadores de alfombras

Cancerígenos, tóxicos para la ecología y alteran los procesos reproductivos

Fenoles Pinturas acrílicas y adhesivos Tóxicos para la ecología y el ambiente

Tolueno Pinturas, esmaltes de uña, pinturas acrílicas y adhesivos

Tóxicos para la ecología, mutagénicos y efectos en los procesos reproductivos

Cloruro de vinilo Plásticos Cancerígenos, mutagénicos y efectos en los procesos reproductivos

Fuente: Kreith, F. Solid Waste Management.

Tabla VII.3. Sustancias tóxicas presentes en productos utilizados en el hogar.

Tipo de producto Sustancias tóxicas

Riesgo para la salud

Limpiadores NaOH, KOH, H2SO4 Cáustico, puede producir lesiones en la piel y en los ojos, puede ser inflamable

Removedores o disolventes de manchas

Tricloroetano, dicloroetileno, benceno, tolueno

Inflamable, puede producir lesiones en el sistema nervioso central, hígado, riñón, pulmones y en el piel

Pinturas a base de aceite y disolventes de pinturas

Cloruro de metilo, tolueno, acetona, metanol

Inflamable, puede producir lesiones en el sistema nervioso central, hígado, riñón, pulmones y en el piel, jaquecas y náuseas

Insecticidas de jardín

Diazinon, malathion, chlorpyrifos

Pueden producir lesiones en el sistema nervioso central, hígado, riñón, pulmones, ojos y en la piel, así como también jaquecas y náuseas

Desinfectantes Cl2, fenol, aceite de pino

Puede ser tóxico, corrosivo y reactivo

Cemento plástico, Hexano, heptano, Altamente inflamable, letal en altas

49

gomas y adhesivos destilados de petróleo

concentraciones, irritación en piel y pulmones

Anticongelantes etilenglicol puede producir lesiones en el sistema nervioso central, riñón y pulmones

Fuente: Tchobanoglous G. et al. Handbook of solid waste management.Tabla VII.4. Estrategias comerciales aplicables a la reducción.

Estrategia EjemplosReducción en el uso del producto Uso de las hojas de papel por las dos

caras, eliminación de las copias con papel carbón, uso de correos electrónicos

Alquiler de productos o equipos Alquiler de herramientas de uso ocasional, alquiler de productos tecnológicos como computadoras

Mercadeo de productos reconstruidos Recarga de cartuchos de tinta y tóner, reconstrucción de piezas mecánicas, compra de muebles reconstruidos.

Mercadeo de productos duraderos Extender la vida útil de cauchos y bombillos, aumentar la garantía de productos

Mercadeo de productos que no contengan materiales tóxicos

Uso de productos de limpieza biodegradables, pintura en base de agua, reducción del uso de baterías alcalinas

Mercadeo de productos retornables, recargables o reintegrables

Incremento en el uso de productos de vidrio, uso de utensilios de desechables en restaurantes y cafeterías

Mercadeo de productos con menos embalajes o con envoltorios reutilizables

Evitar la compra de productos que tengan mas de un envoltorio

Donación e intercambio de productos Donación de computadoras, libros, ventas de garaje

Fuente: Tchobanoglous, G., et al. Integrated solid waste management, Engineering and Management.

Tabla VII.5. Contenido de humedad presente en los desechos y rango de energía calórica requerida para su combustión.

Componente Rango del contenido de Humedad (%)

Energía calórica (BTU/libras)

Restos alimenticios 50-80 1500-3000Papel 4-10 5000-8000Cartón 4-8 6000-7500Plásticos 1-4 12000-16000Textiles 6-15 6500-8000Gomas y cauchos 1-4 9000-12000Cueros 8-12 6500-8500

50

Restos de jardinería 30-80 1000-8000Madera 15-40 7500-8500Vidrios 1-4 50-100Latas de aluminio 2-4 100-500Metales no ferrosos 2-4 ------Metales ferrosos 2-6 100-500

Fuente: Gershman, H., et al. Small-scale municipal solid waste energy recovery systems.

Figura VII.1. Esquema de un relleno sanitario.

Fuente: www.gen.tv/img/operacion_relleno.jpg.

Tabla VII.6. Constituyentes presentes en los lixiviados de rellenos sanitarios nuevos y antiguos.

ConstituyenteRango

Rellenos Nuevos(< 2 años)

Rellenos Antiguos(> 10 años)

Demanda bioquímica de oxíigeno (DBO5) en mg/L

2.000 - 30.000 100 - 200

Carbono orgánico total (COT) en mg/L

1.500 - 20.000 80 - 160

Demanda química de oxígeno (DQO) en mg/L

3.000 - 60.000 100 - 500

Sólidos suspendidos totales, mg/L 200 - 2.000 100 - 400Nitrógeno orgánico, mg/L 10 - 800 80 - 120Amoníaco, mg/L 10 - 800 20 - 40Nitrato, mg/L 5 - 40 5 - 10Fósforo, mg/L 5 - 100 5 - 10Alcalinidad en mg/L como CaCO3 1.000 - 10.000 200 - 1.000Dureza total en mg/L como CaCO3

300 - 10.000 200 - 500

51

Entrada de materiales

Separadores Magnéticos

Clasificador de aire

Tamizados giratorios

Separador con flujo contracorriente o de

remolino

Restos a ser depositados en el relleno sanitario

Línea de clasificación de plásticos

Vidrio

Materiales Ferrosos

Aluminio

Compactación

Almacenamiento

Etiquetas

Calcio, mg/L 200 - 3.000 100 - 400Magnesio, mg/L 50 - 1.500 50 - 200Potasio, mg/L 200 - 1.000 50 - 400Sodio, mg/L 200 - 2.500 10 - 200Cloruro, mg/L 200 - 3.000 100 - 400Sulfato, mg/L 50 - 1.000 20 - 50Hierro, mg/L 50 - 1.200 20 - 200pH 4,5 - 7,5 6,6 - 7,5

Fuente: Tchobanoglous, G. et al. Handbook of solid waste management.

Figura VII.2. Diagrama de flujo del proceso de separación, planta de reciclaje.

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Tabla VII.7. Características y porcentaje de gases generados en los rellenos sanitarios.

Gas % (volumen seco)

Peso molecular

(g/mol)

Densidad a 0 ºC y 1 atm de presión (g/L)

Metano 45-60 16,0 0,7167Bióxido de carbono 40-60 44,0 1,9768

Nitrógeno 2-5 28,0 1,2507Oxígeno 0,1-1 32,0 1,4289

Amoníaco 0,1-1 17,0 0,7708Sulfuro de hidrogeno

0-1 34,1 1,5392

Hidrogeno 0-0,2 2,0 0,0898Monóxido de

carbono0-0,2 28,0 1,2501

Fuente: Gershman, H., et al. Small-Scale Municipal Solid Waste Energy Recovery Systems.

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