03 Fuentes de Abastecimiento

7/24/2019 03 Fuentes de Abastecimiento

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3. Fuentes deabastecimiento

Abastecimiento de Agua Potable y Alcantarillado

UNAM Facultad de Ingeniería

3.1 Tipos de fuentes; calidad típicadel agua de las diversas fuentes;ventajas y desventajas del aguasubterránea.

3.2 Criterios de selección de lafuente de abastecimiento.

3.3 Muestreo y aforo.3.4 Evaluación de la calidad de agua

disponible para elabastecimiento.

Temario

3.1 Tipos de fuentes; calidad típicadel agua de las diversas fuentes;ventajas y desventajas del aguasubterránea.

UNAM Facultad de Ingeniería Ciclo hidrolCiclo hidrolóógicogico



Fuentes de abastecimiento

Aguas de lluvia. Agua que puede recolectarsemediante cisternas, jagüeyes o techos de casas.

Aguas de escurrimiento superficial.• Corrientes, lagos y lagunas con capacidad suficiente

para extracción continua.

• Corrientes con capacidad anual suficiente. Requierenregularización del régimen anual.

• Corriente de baja capacidad. Requierenregularización del régimen de un ciclo hidrológico.


Aguas de escurrimiento subterráneo.• Manantiales

• Pozos

• Galerías filtrantes

Aguas de mar.

Aguas residuales.


Lluvia, granizo y nieve

Agua de lluvia.

Impurezas: oxígeno, CO2 y otros gases; polvo

y humo; microorganismos (bacterias, virus,quistes de protozoarios); esporas de plantas,

polen.

Generalmente son de poca importanciasanitaria.

El agua de lluvia es blanda, saturada deoxígeno, insípida, ácida y corrosiva.

Donde se usa, su calidad última depende de la

limpieza del área de captación.


Agua superficial

Agua superficial continental. Calidad depende de: área de la cuenca,geología y topografía, extensión y naturaleza de los usos del suelo

(desarrollo urbano, agrícola, pecuario, industrial), época del año y

condiciones climatológicas. La calidad del agua de los ríos es másvariable y generalmente menos satisfactoria que la de estanques y

lagos.

El agua de regiones calcáreas es

más dura pero menos corrosiva

que el agua de regionesgraníticas.

La calidad de las aguassuperficiales en áreasdensamente pobladas sedeteriora por la descarga de

desechos domésticos e

industriales.


Agua superficial, corrientes

Durante la época de lluvia el agua es relativamenteblanda y con alto contenido de microorganismos; en el

estiaje tendrá mayor proporción de agua subterránea yesto la hace ligeramente más dura .

Los suelos arcillosos producen corrientes lodosas y los

pantanos producen corrientes con color elevado.

Se producen sedimentos debido a las pendientes

fuertes, ya que éstas causan velocidad de flujo alta y

erosión. Los bosques retardan el escurrimiento yhomogenizan el flujo.

El agua que escurre en regiones agrícolas arrastrasedimentos, fertilizantes y plaguicidas.


Agua superficial, corrientes

En estiaje, presentan materiales solubles que incrementan la

alcalinidad y dureza dependiendo esto de la calidad del aguasubterránea que contengan y del carácter de la formación geológica.

La contaminación de origen antrópico es la más importante y

significativa; transporta gérmenes patógenos y sustancias tóxicas. Elresultado en la calidad del agua es alta concentración de: color,turbiedad, sabores y olores, bacterias y otros microorganismos .

La descomposición de depósitos de materia orgánica del benthos también causan efectos adversos que se manifiestan en color, sabor,

hierro y CO 2 .




Agua superficial, lagos y estanques

Los almacenamientospermiten la sedimentación demateria suspendida, laeliminación del color y la

remoción de bacteriaspatógenas. El agua esgeneralmente de muchomejor calidad que la de losríos, en ausencia decontaminación humana, sobretodo lejos de la orilla. Enlagos pequeños es posibleque ocurra crecimiento dealgas.


Agua subterránea

Parte de la lluvia que cae sobre la superficie del suelose infiltra y se convierte en agua subterránea; durantesu recorrido a través del suelo, el agua se pone encontacto con diversas sustancias orgánicas e

inorgánicas; muchas de éstas se disuelvenrápidamente en el agua.

Las sales causantes de la alcalinidad y de la dureza,son solubles en agua que contiene bióxido de carbonoabsorbido desde el aire o producido en ladescomposición de la materia orgánica del suelo.Durante este proceso se remueve el oxígeno disueltoen el agua infiltrada.


Agua subterránea

El agua con déficit de oxígeno y con alto

contenido de bióxido de carbono tiene mayor

capacidad de disolución (calcio, magnesio,

hierro y manganeso). Las aguas quecontienen hierro y manganeso son

favorables para el desarrollo de Crenothrix y

otros microorganismos similares que

contiene el agua subterránea captada parasu aprovechamiento.

El sulfuro de hidrógeno puede estar presenteen el agua subterránea y está asociado a la

falta de oxígeno disuelto, a la

descomposición de materia orgánica o a la

reducción de sulfatos.


Agua subterránea

Generalmente el agua subterránea esclara, fría e incolora.

En formaciones de roca caliza las aguassubterráneas son duras (formaincrustaciones en los tubos y sonrelativamente NO corrosivas).

En formaciones de granito las aguas sonblandas, con baja concentración deminerales disueltos y relativamente altade bióxido de carbono libre; sonactivamente corrosivas.


Agua subterránea

En cuanto a la presencia de microorganismos,

las aguas subterráneas son mucho mejoresque las superficiales, excepto donde la

superficie está contaminada.

Las aguas subterráneas generalmente son de

calidad uniforme.

El rango de temperatura de las aguas

subterráneas varía según el rango deprofundidad; entre los 3 y 15 m usualmente el

agua se encuentra a temperatura atmosférica

de la localidad. La temperatura del aguasubterránea tiende a mantenerse constante en

todo el año.

Calidad típica del agua, mg/l

NO

MINERAL

MINERAL

1,549.5

--

<0.5

0.77

74

1,362.7

32823.1

58.5

99.5

456

110.36,580.611454Dureza

50035,00020389Sólidos disueltos

00.67--1Nitratos

--1.3----Fluoruros

5019,00015.37.8Cloruros

302,7006.411Sulfatos

129.30.0

8.9

4.3

38.5

SUBTERRÁNEA

582.3

6.3

4.1

15

SUPERFI-CIAL

135142Bicarbonatos12390Potasio

6210,500Sodio

111,350Magnesio

26410Calcio

RESIDUALMPAL.

MARINACARACTE-RÍSTICA




Se proporcionan resultados del análisis de

laboratorio practicados a cinco muestras de agua de

diferentes fuentes.

Los datos corresponden a:

Fuentes Muestras

Río 2

Pozo 2

Lago 1

Identificar cada fuente con una breve explicación de

las razones por las que se considera que

corresponden a una u otra.


C om pon en te C om oANÁLISIS DE MUESTRAS DE AGUA DE CINCO FUENTES

A B C D ECalcio CaCO3 35 9 282 60 17

Magnesio CaCO3 9 4 86 38 16

Sodio CaCO3 6 5 65 42 23

Electrolitos totales CaCO3 50 18 433 140 56

Bicarbonato CaCO3 42 12 352 50 17

Carbonato CaCO3 0 0 0 0 0

Hidróxilo 0 0 0 0 0Sulfato 1 2 54 38 13

Cloruro 5 3 25 50 25

Nitrato 2 1 1 1 1Fluoruro TR 0 1 1 0

Alc. M 42 12 352 50 17

Alc. P 0 0 0 0 0Bióxido de carbono 4 2 35 80 4

pH 7.4 6.9 7.3 6.0 6.7

Sílice SiO2 3.3 10 31 13 16Hierro Fe 0.2 0.1 6.9 1.2 0.6Manganeso 1.4 0.3Turbiedad 1 26 35

SDT (sólidosdisueltos totales)

54 33 488 181 96

Color 1 4 2 3 60

Diferencias en calidad del agua

BajoGeneralmente ausenteBióxido de carbono

Generalmentepresentes

Generalmenteausentes excepto en el

fondo de cuerpos deagua en estado de

eutroficación

Hierro y manganeso

Variable, pueden ser

altos

Variable,

generalmente bajos

Minerales

Bajos o nulosVariable, pueden ser

muy elevados

Sólidos suspendidos

Relativamenteconstante

Variable, según laestación

Temperatura

AGUASUBTERRÁNEA

AGUA SUPERFICIALCARACTERÍSTICA

Diferencias en calidad del agua

Bajo o ausenteCercano a saturación,en ausencia de

contaminación

Oxígeno disuelto

Puede ser altoGeneralmente bajos,

excepto en aguas

contaminadas

Nitratos

Puede ser altoContenido moderadoSílice

Frecuentemente

presente

Presente sólo en

aguas contaminadas

Sulfuro de hidrógeno

Presencia frecuentesin ser índice de

contaminación

Presente sólo enaguas contaminadas

Amoníaco

AGUASUBTERRÁNEA

AGUA SUPERFICIALCARACTERÍSTICA

Aguas subterráneas

Ventajas:.1. Ampliamente disponible (está presente en muchos

sitios)

2. Evita conducciones largas y costosas

3. Puede utilizarse el terreno sobre el acuífero4. En parte protegido contra la contaminación natural

5. Temperatura constante, más fría que la superficial(excepto en condiciones de aguas termales)

6. Contenido de minerales casi siempre constante

7. Bajo contenido de material suspendido

8. Bajo mantenimiento y operación sencilla

Aguas subterráneas

Desventajas: .

1. Difícil encontrar acuíferos con volúmenes grandesde almacenamiento y que no se encuentrencomprometidos

2. Incertidumbre sobre su disponibilidad y continuidad

3. En caso de contaminación humana (derrames desustancias químicas, lixiviados de sitios dealmacenamiento de materiales y residuos, vertidode productos químicos como pesticidas yfertilizantes) son difíciles de depurar

4. Generalmente mayor contenido de mineralesdisueltos



3.2 Criterios de selección de lafuente de abastecimiento

UNAM Facultad de Ingeniería Selección de la fuente de abastecimiento

• Identificación de opciones,

• Factibilidad técnica,• Evaluación económica financiera,

• Aceptabilidad social,

• Impacto ambiental y riesgo,

• Selección de la alternativa.

Identificación de opciones

• Identificar las fuentes de abastecimiento disponiblesen el entorno a la población por atender; ya sea:

• Aguas superficiales (ríos, lagos, embalses)

• Aguas subterráneas (manantiales, aguassubálveas y profundas)

• Agua pluvial

• Aguas marinas y salobres (superficiales ysubterráneas)

• Agua residual

Factibilidad técnica

• Rendimiento de la fuente

Determinar la cantidad y disponibilidad de agua quepuede ser destinada al sistema de abastecimiento enestudio, respetando los volúmenes de agua yacomprometidos para otros usuarios y para elmantenimiento de caudales ecológicos. Norma: NOM-011-CNA-2000, Conservación del recurso agua queestablece las especificaciones y el método paradeterminar la disponibilidad media anual de las aguasnacionales.


• Calidad del agua de la fuente

Determinar la calidad del agua de la fuente en todaslas épocas del año.

Comparar con la calidad requerida, según la NOM-127-SSA1-1994, modificada en 2000.

Si es necesario, analizar la factibilidad técnica de dartratamiento al agua para satisfacer las necesidades depotabilidad.


• Considerar la posibilidad de usar agua de variasfuentes de abastecimiento



Evaluación económica y financiera

• Determinar los costos de inversión (por mano deobra, maquinaria, equipo, adquisición de terrenos,indemnizaciones, etc., tanto de costos directos, comoindirectos, financiamiento y utilidad), por:

planeación, diseño, construcción, equipamiento ygastos legales

de las obras de captación, conducción, tratamiento ycualquier otra requerida, correspondientes a cadauna de las fuentes de abastecimiento o combinaciónde ellas consideradas técnicamente factibles.

Evaluación económica y financiera

• Determinar los costos anuales de operación ymantenimiento de cada una de las obras

consideradas en el párrafo anterior, incluyendo: manode obra, adquisición de insumos (energía eléctrica,productos químicos), reposición de equipos, etc.

• Determinar las fuentes de financiamiento.

• Realizar la evaluación de cada uno de los proyectosconsiderados, para obtener la opción más atractivaeconómicamente, considerando un análisis desensibilidad.

Aceptabilidad social

• Determinar que los sitios propuestos como fuentes deabastecimiento sean aceptables para la comunidadque será beneficiada y que no sea objetada porcualquier otra comunidad que pudiera sentirseperjudicada.

• Obtener, por escrito, las conformidades necesarias.

• Descartar las opciones para las que no se puedaobtener aprobación de las comunidades.

Impacto ambiental y riesgo

• Evaluar los impactos de las opciones de fuentes deabastecimiento para incluir en el análisis sólo las quesean factibles ambientalmente (por ejemplo: las quegaranticen los caudales ecológicos en los cuerpos deagua).

• De acuerdo con la normatividad vigente, habrá queobtener las autorizaciones en materia de impactoambiental de las autoridades ambientales, federales olocales, de los proyectos de abastecimiento de aguapotable y alcantarillado.

Impacto ambiental y riesgo

• Si en cualquier fase del desarrollo de los proyectos seemplean sustancias peligrosas en cantidadesmayores a las de reporte, y por lo tanto se consideraque existe una actividad de alto riesgo, para el casofederal, o de riesgo, para el local, deberán presentarselos estudios de riesgo correspondientes.

Selección de la fuente de abastecimiento

• Finalmente la fuente seleccionada será la que resultemás atractiva desde los puntos de vista analizados:técnico, económico-financiero, social y ambiental.



3.3 Muestreo y aforo

UNAM Facultad de Ingeniería Condiciones de un muestreo efectivo

El resultado de cualquier prueba analítica, no puede sermejor que la muestra de la cual proviene.

La muestra debe representar el totalde la masa de agua.

Usar materiales y equipo adecuado.

Seguir los procedimientosestandarizados (evitar lacontaminación de la muestra,preservar la muestra).

Norma para el muestreo de agua

NMX-AA-014-1980 Cuerpos receptores-Muestreo.Publicada en el Diario Oficial de la Federación el 5 deseptiembre de 1980.

PROY-NMX-AA-121-SCFI-2005 Aguas naturalesepicontinentales, costeras y marinas-Muestreo.Publicada en el Diario Oficial de la Federación el 30 denoviembre de 2005.


PROY-NMX-AA-121-SCFI-2008 Análisis de agua - Aguasnaturales epicontinentales, costeras y marinas –Muestreo - (Todas las partes cancelan al PROY NMX-AA-121-SCFI-2005)

• Parte 1. Guía para el muestreo de ríos y corrientes• Parte 2. Guía para los ensayos biológicos de muestras• Parte 3. Muestreo para el análisis microbiológico


PROY-NMX-AA-152-SCFI-2009 Análisis de agua –Muestreo de aguas subterráneas.

PROY-NMX-AA-153-SCFI-2009 Análisis de agua –Muestreo - Guía para el muestreo de aguas salinas.

Fases de un muestreo confiable

Para realizar un muestreo confiable es necesariocumplir con una serie de pasos que incluyen:

1 Fase de Planeación2 Fase de Preparación3 Fase de Ejecución



Fase 1. Planeación

Recopilación y revisión de la información existentesobre la o las fuentes de abastecimiento y suentorno.

Visita prospectiva de reconocimiento, paraestablecer y/o corroborar la ubicación de la o lasestaciones de muestreo, la facilidad de acceso ytiempos de traslado.

Elaboración de un plan de muestreo, que incluya,por lo menos: procedimientos detallados, fechas demuestreo, recursos materiales requeridos ypersonal participante.

Fase 2. Preparación

Mascarilla para gases

Bo tas de hule

Cubrebocas

Guan tes desechables

Guan tes de láte x

Casco o gorra

O verol o ba ta

Listas de verificación deestaciones de muestreo(accesos, ubicaciones),materiales, reactivos y equipos

adecuados para el muestreo.

Preparación de los recipientesy reactivos para lapreservación de las muestras.

Lavado del equipo demuestreo.

Calibración de los equipos decampo.

Fase 3. Ejecución

Aspectos principales de la colecta de muestras:

1. Seguridad e higiene personal.

2. Colectar una muestra representativa(debe representar la masa total delagua en un tiempo y sitio particular).

3. Aseguramiento de calidad en elproceso de muestreo.

4. Generar un registro completo y

preciso del muestreo.

Colecta de muestras representativas

Preparar listas de parámetros físicos, químicos ybiológicos, con volumen mínimo de muestra requeridopara el análisis, t ipos de recipientes y preservación.

Llevar envases suficientes, incluyendo aquellos quese usen para muestras de blancos de viaje, campo ymuestras dobles.

Inclusive llevar envases extras previendo que lleguena existir roturas en el campo.

Recipientes de muestreoRecipientes de muestreo

Colecta de muestras representativas

IdentificaciIdentificacióón de recipientes de muestreon de recipientes de muestreo

Tomar todas las precauciones necesarias para que encualquier momento, sea posible identificar lasmuestras [número de muestra, fecha de muestreo

(día/mes/año), hora, nombre del muestreador,identificación de la estación de muestreo, tipo demuestra (simple o integrada), tipo de preservación yanálisis solicitado].

Se deben emplear etiquetas pegadas o colgadas,anotándose la información en la hoja de registro decampo.

Muestreo en corrientes

La calidad del agua puede variar con: profundidad, flujo delrío y distancia con respecto a las orillas.Tipos de muestras:Muestra simple.- colectar en el centro del río y a profundidadmedia.Muestra integrada.- de la parte superior y del fondo en elcentro del río y a cada lado del mismo a una profundidadmedia, de modo que se integre un 25% de agua, en cada unode estos puntos.



Muestra simple

La que se tome en el punto de muestreo, de maneracontinua, en condiciones que refleje cuantitativa ycualitativamente las condiciones de la fuente deabastecimiento, durante el tiempo necesario paracompletar cuando menos, un volumen suficiente paraque se lleven a cabo los análisis necesarios paraconocer su composición, aforando, si se trata de unacorriente, el caudal en el sitio y en el momento delmuestreo.

Muestreo en lagos, lagunas y embalses

Los lagos, lagunas y embalses están sujetos a variacionesconsiderables, como: estratificación estacional, lluvia,escorrentías y viento.

Escoger ubicación, profundidad y frecuencia de muestreocon relación a las condiciones locales.

Hipolimnio

Termoclina

Epilimnio

Aforo de las corrientes

Aforo directo

Método de área-velocidad (medidores de velocidad)

Método acústico por efecto doppler (Acoustic DopplerCurrent Profiler ADCP)

Método de carga piezométrica (vertedores y canaletas)

Dilución

Para determinar el gasto, Q, del agua en un sistema

hidráulico, se puede medir directamente el volumen, ∀ ,en un recipiente y el tiempo, t, con un cronómetro.

Aforo directo

tQ

∀∀∀∀====

Área-velocidad

En este método se utiliza el principio de continuidad a través de laecuación para flujo incompresible Q = A x V

Medidores mecánicos de velocidad

• Miden la velocidad en unadirección y en un punto.



Midiendo velocidad en unacorriente grande

EstimaciEstimacióónn

del caudaldel caudal

Vertedores Canaletas

3.4 Evaluación de la calidad de

agua disponible para elabastecimiento.

UNAM Facultad de Ingeniería Salud

Varias instituciones internacionales reconocen que elprimer requisito para la buena salud de unapoblación es un adecuado abastecimiento de agua decalidad sanitaria satisfactoria.

La falta de ella ha propiciado que enfermedadescomo: sarna, tracoma, shigelosis, amibiasis,esquistosomiasis, leptospirosis, hepatitis infecciosa,tifoidea y paratifoidea, entre otras, sean comunes engran parte de la población mundial.



Calidad del agua

Al seleccionar una fuente de abastecimiento de agua

potable hay que garantizar que, con el tratamientoprevisto, el agua cumplirá, a lo largo de la vida útildel sistema, con las normas de calidad exigidas.

Por lo menos el agua entregada a los usuarios, debesatisfacer los requisitos de la NOM-127-SSA1-1994,modificada en 2000.

Calidad del agua

Según la Organización Panamericana de la Salud(OPS), Oficina Regional de la Organización Mundial

de la Salud (OMS-WHO) deben evaluarse, en el agua,los siguientes aspectos:

• Microbiológicos: – Bacterias patógenas transmitidas por el agua – Organismos molestos, como: algas, hongos, crustáceos,

protozoarios, actinomicetos y bacterias del hierro y delazufre, que pueden producir sabores, colores, olores yturbiedad objetables y pueden interferir con los procesosde tratamiento al obstruir filtros y tamices.

– Virus

Calidad del agua

• Biológicos:

– Protozoarios (Entamoeba histolytica , Giardia spp.,Balantidium coli )

– Helmintos:Grupo I. Que se desarrollan en copépodos acuáticos,como: Dracunculus medinensis , Spirometra spp.Grupo II. Cercarias infecciosas al ingerirlas o en contactocon la piel, como: Schistosoma , Anchilostoma , Necator .Grupo III. Con huevos o quistes resistentes, como: Ascaris lumbricoides, Trichuris trichiura, Strongyloides stercolaris,Enterobius vermicularis, Oxiuro, Fasciola, Hymenolepis,

Echinococus, Fasciolopsis.

Calidad del agua

• Componentes inorgánicos que afectan la salud:

– Arsénico, asbesto, bario, berilio, cadmio, cromo, cianuro,fluoruro, dureza, plomo, mercurio, níquel, nitrato-nitrito,selenio, plata, sodio.

Calidad del agua

• Componentes orgánicos que afectan la salud:

– Alcanos clorados (tetracloruro de carbono, 1,2-Dicloroetano)

– Etenos clorados (cloruro de vinilo, 1,1-Dicloroeteno,

Tricloroeteno, Tetracloeteno) – Hidrocarburos aromáticos polinucleares – Plaguicidas (DDT, Aldrín, Dieldrín, Clordano,

Hexaclorobenceno, Heptacloro y heptacloroepóxido,Lindano, Metoxicloro, Ácido 2,4-diclorofenoxiacético)

– Clorobencenos (mono y diclorobenceno) – Benceno y alquilbencenos menores – Fenoles y clorofenoles – Trihalometanos

Calidad del agua

• Componentes y características estéticas:

– Aluminio, cloruros, color, cobre, dureza, ácido sulfhídrico,hierro, manganeso, oxígeno disuelto, pH, sodio, sulfato,sabor y olor, temperatura, sólidos disueltos totales,turbiedad, zinc

• Materiales radiactivos



Calidad del agua

Para seleccionar los parámetros adecuados quecaractericen un agua e interpretar los resultados esnecesario realizar un estudio sanitario del área de

captación de la fuente, en caso de aguassuperficiales, o de la zona de recarga, en caso deacuíferos, que incluya:

• Localización de drenajes de aguas residuales(urbanas, industriales, agrícolas, ganaderas) y sitiosde disposición de residuos municipales.

• Usos del suelo.• Usos del agua.• Geología y vegetación de la zona.

Calidad del agua

• Características del suelo• Estratigrafía y características constructivas de los

pozos existentes.• Niveles freáticos y mapas con líneas de corriente y

de equipotenciales.

Calidad del agua

Al seleccionar las fuentes potenciales deabastecimiento hay que considerar la situaciónprevisible a futuro de la disponibilidad del recurso ysu calidad.

Cada fuente de abastecimiento requiere un Programade Protección de la Fuente, para garantizar que lacalidad del agua no se verá afectada en el futuro.

Programa de Protección de la Fuente de Abastecimiento

Proteccióndel agua

Cantidad

Calidad

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