11DisenoDePlantasPotabilizadorasTipoDeTecnologiaSimplificada-1

8/11/2019 11DisenoDePlantasPotabilizadorasTipoDeTecnologiaSimplificada-1

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Comisin Nacional del Agua

MANUAL DE AGUA POTABLE,ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO

DISEO DE PLANTAS POTABILIZADORAS TIPO DE TECNOLOGASIMPLIFICADA

Diciembre de 2007

www.cna.gob.mx

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ADVERTENCIA

Se autoriza la reproduccin sin alteraciones del material contenido en esta obra, sin fines de lucro y citando lafuente.

Esta publicacin forma parte de los productos generados por la Subdireccin General de Agua Potable, Drenaje ySaneamiento, cuyo cuidado editorial estuvo a cargo de la Gerencia de Cuencas Transfronterizas de la ComisinNacional del Agua.

Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento.

Edicin 2007ISBN: 978-968-817-880-5

Autor: Comisin Nacional del AguaInsurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco El BajoC.P. 04340, Coyoacn, Mxico, D.F.Tel. (55) 5174-4000www.cna.gob.mx

Editor: Secretara de Medio Ambiente y Recursos Naturales

Boulevard Adolfo Ruiz Cortines No. 4209 Col. Jardines de la Montaa,C.P 14210, Tlalpan, Mxico, D.F.

Impreso en MxicoDistribucin gratuita. Prohibida su venta.

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Comisin Nacional del Agua

Ing. Jos Luis Luege TamargoDirector General

Ing. Marco Anton io Velzquez HolgunCoordinador de Asesores de la Direccin GeneralIng. Ral Alberto Navarro GarzaSubdirector General de AdministracinLic. Roberto Anaya MorenoSubdirector General de Administracin del AguaIng. Jos Ramn Ardavn ItuarteSubdirector General de Agua Potable, Drenaje y SaneamientoIng. Sergio Soto PrianteSubdirector General de Infraestructura HidroagrcolaLic. Jess Becerra Pedrote

Subdirector General JurdicoIng. Jos Antonio Rodrguez TiradoSubdirector General de ProgramacinDr. Felipe Ignacio Arregun CortsSubdirector General Tcnico

Lic. Ren Francisco Bolio HalloranCoordinador General de Atencin de Emergencias y Consejos de CuencaM.C.C. Heidi Storsberg MontesCoordinadora General de Atencin Institucional, Comunicacin y Cultura del AguaLic. Mario A lberto Rodrguez Prez

Coordinador General de Revisin y Liquidacin FiscalDr. Michel Rosengaus MoshinskyCoordinador General del Servicio Meteorolgico Nacional

C. Rafael Reyes GuerraTitular del rgano Interno de Control

Responsable de la publicacin:Subdireccin General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento

Coordinador a cargo del proyecto:Ing. Eduardo Martnez Oliver

Subgerente de NormalizacinLa Comisin Nacional del Agua contrat la Edicin 2007 de los Manuales con el

INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGA DEL AGUA segn convenioCNA-IMTA-SGT-GINT-001-2007 (Proyecto HC0758.3) del 2 de julio de 2007Participaron:

Dr. Velitchko G. TzatchkovM. I. Ignacio A. Caldio Villagmez

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CONTENIDOPgina

INTRODUCCIN ........................................................................................................31. ANTECEDENTES ...................................................................................................52. SUMINISTRO DE AGUA POTABLE ......................................................................7

2.1. IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DEL AGUA EN EL SUMINISTRO...................7

2.1.1. Enfermedades de origen biolgico-infeccioso...................................................82.1.2. Enfermedades producidas por agentes qumicos .............................................92.2. FUENTES DE ABASTECIMIENTO....................................................................102.2.1. Aguas subterrneas ........................................................................................102.2.2. Aguas superficiales .........................................................................................112.2.3. Comparacin de la calidad de las aguas superficiales y subterrneas ...........122.2.4. Calidad de las fuentes de agua en Mxico......................................................133. ABASTECIMIENTO Y NORMATIVIDAD..............................................................143.1. ARTCULO 115 CONSTITUCIONAL..................................................................143.2. NORMAS OFICIALES MEXICANAS (NOMs)....................................................153.2.1. NOM-012-SSA1-1993 .....................................................................................153.2.2. NOM-014-SSA1-1993 .....................................................................................163.2.3. Modificacin a la NOM 127-SSA1-1994..........................................................203.2.4. NOM-179-SSA1-1998 .....................................................................................243.3. OTRAS NORMAS ..............................................................................................284. SIGNIFICADO DE LOS PARMETROS CONTENIDOS EN LA MODIFICACIN ALA NOM-127- SSA1-1994 ........................................................................................294.1. CARACTERSTICAS MICROBIOLGICAS.......................................................294.1.1. Coliformes totales............................................................................................294.1.2. Coliformes fecales...........................................................................................294.1.3. Limitaciones de los indicadores de contaminacin microbiolgicaseleccionados en la Modificacin a la NOM-127-SSA1 ............................................304.2. CARACTERSTICAS FSICAS Y ORGANOLPTICAS .....................................314.2.1. Color................................................................................................................324.2.2. Olor y sabor.....................................................................................................324.2.3. Turbiedad ........................................................................................................344.3. CARACTERSTICAS QUMICAS .......................................................................344.3.1. Aluminio (Al) ....................................................................................................354.3.2. Arsnico (As)...................................................................................................354.3.3. Bario (Ba) ........................................................................................................364.3.4. Cadmio (Cd)....................................................................................................374.3.5. Cianuros (CN-).................................................................................................384.3.6. Cloro residual libre ..........................................................................................384.3.7. Cloruros (Cl-)...................................................................................................394.3.8. Cobre (Cu).......................................................................................................404.3.9. Cromo total (Cr)...............................................................................................404.3.10. Dureza...........................................................................................................414.3.11. Fenoles o compuestos fenlicos ...................................................................424.3.12. Hierro (Fe) .....................................................................................................434.3.13. Fluoruro (F) ...................................................................................................434.3.14. Benceno ........................................................................................................44

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4.3.15. Etilbenceno....................................................................................................444.3.16. Tolueno .........................................................................................................444.3.17. Xileno (tres ismeros)....................................................................................454.3.18. Manganeso (Mn) ...........................................................................................454.3.19. Mercurio (Hg) ................................................................................................46

4.3.20. Nitratos y nitritos............................................................................................47

4.3.21. Nitrgeno amoniacal......................................................................................484.3.22. pH (potencial de hidrgeno) ..........................................................................484.3.23. Aldrn y dieldrn .............................................................................................494.3.24. Clordano (total de ismeros) .........................................................................504.3.25. DDT (total de ismeros) ................................................................................504.3.26. Gamma-HCH lindano....................................................................................504.3.27. Hexaclorobenceno (HCB)..............................................................................514.3.28. Heptacloro y epxido de heptacloro ..............................................................514.3.29. Metoxicloro....................................................................................................514.3.30. 2,4 D (cido 2,4 diclorofenoxiactico) ...........................................................524.3.31. Plomo (Pb) ....................................................................................................524.3.32. Sodio (Na) .....................................................................................................534.3.33. Slidos disueltos totales (SDT) .....................................................................544.3.34. Sulfatos (SO4

2-) .............................................................................................544.3.35. Sustancias activas al azul de metileno..........................................................554.3.36. Trihalometanos..............................................................................................554.3.37. Yodo residual libre (I) ....................................................................................564.3.38. Zinc (Zn)........................................................................................................574.4. CARACTERSTICAS RADIACTIVAS.................................................................575. CONSIDERACIONES PARA UN SISTEMA DE POTABILIZACIN....................605.1. DEFINICIN DEL OBJETIVO............................................................................605.2. DATOS BSICOS..............................................................................................605.2.1. Periodo de planeacin.....................................................................................615.2.2. rea de abastecimiento...................................................................................615.2.3. Tamao de la planta potabilizadora ................................................................615.2.4. Crecimiento futuro...........................................................................................625.2.5. Fuente de abastecimiento ...............................................................................625.2.6. Sitio de ubicacin de la planta.........................................................................625.2.7. Financiamiento................................................................................................635.3. ESTUDIOS PRELIMINARES .............................................................................635.3.1. Calidad del agua .............................................................................................635.3.2. Pruebas de tratabilidad....................................................................................665.3.3. Procesos de remocin.....................................................................................725.3.4. Seleccin del esquema de tratamiento............................................................765.4. DETERMINACIN DEL SISTEMA DE POTABILIZACIN ................................785.4.1. Arreglos de sistemas de potabilizacin ...........................................................785.4.2. Definicin de parmetros crticos de diseo....................................................825.4.3. Manejo y disposicin de residuos....................................................................825.4.4. Definicin del nivel de instrumentacin y control.............................................835.5. DISEO ARQUITECTNICO ............................................................................995.6. ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL.............................................................99

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5.7. ESTIMACIN DE COSTOS.............................................................................1006. DESCRIPCIN DE PROCESOS DE TRATAMIENTO .......................................1016.1. TANQUE DE HOMOGENEIZACIN................................................................1016.2. COAGULACIN-FLOCULACIN ....................................................................1016.2.1. Reactivos.......................................................................................................102

6.2.2. Condiciones de operacin y equipo ..............................................................107

6.2.3. Criterios de diseo ........................................................................................1086.2.4. Tecnologa de floculacin..............................................................................1106.3. SEDIMENTACIN ...........................................................................................1126.3.1. Tipos de sedimentadores ..............................................................................1146.4. FILTRACIN....................................................................................................1176.4.1. Principio de operacin...................................................................................1186.4.2. Pretratamiento del agua ................................................................................1206.4.3. Medio filtrante................................................................................................1206.4.4. Criterios de diseo ........................................................................................1236.4.5. Pruebas de tratabilidad..................................................................................1246.4.6. Lavado...........................................................................................................1246.4.7. Bajos drenes .................................................................................................1256.4.8. Control...........................................................................................................1266.5. CLORACIN....................................................................................................1266.5.1. Qumica de la cloracin.................................................................................1286.5.2. Productos de cloro ........................................................................................1306.5.3. Desinfeccin..................................................................................................1316.5.4. Equipo ...........................................................................................................1326.5.5. Impurezas del cloro .......................................................................................1346.5.6. Control de trihalometanos .............................................................................1346.5.7. Cloracin de sistemas de distribucin ...........................................................1356.6. OZONIZACIN ................................................................................................1366.6.1. Sistemas de generacin de ozono ................................................................1376.6.2. Sistema de preparacin de gas de alimentacin...........................................1376.6.3. Generacin de ozono ....................................................................................1376.6.4. Caractersticas del suministro elctrico .........................................................1386.6.5. Necesidad de un destructor de ozono...........................................................1396.6.6. Ventajas y desventajas de utilizar Ozono......................................................1396.7. LUZ ULTRAVIOLETA.......................................................................................1406.7.1. Caractersticas ..............................................................................................1406.7.2. Efecto en los microorganismos y modo de accin ........................................1416.7.3. Prueba de tratabilidad ...................................................................................1416.7.4. Reactivacin..................................................................................................1426.7.5. Interferencias.................................................................................................1426.7.6. Dosis del desinfectante .................................................................................1446.7.7. Principio de funcionamiento ..........................................................................1466.8. AIREACIN, SEDIMENTACIN Y FILTRACIN ............................................1476.9. AIREACIN, OXIDACIN QUMICA, SEDIMENTACIN Y FILTRACIN......1486.10. FILTRACIN EN ZEOLITAS..........................................................................1496.11. INTERCAMBIO INICO.................................................................................1506.12. OSMOSIS INVERSA......................................................................................151

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6.12.1. Diseo .........................................................................................................1526.12.2. Prueba de tratabilidad .................................................................................1536.12.3. Pretratamiento.............................................................................................1556.12.4. Equipo .........................................................................................................1576.12.5. Postratamiento ............................................................................................162

6.13. NANOFILTRACIN........................................................................................164

6.14. ULTRAFILTRACIN ......................................................................................1656.14.2. Geometra y tipo de membrana...................................................................1666.15. MICROFILTRACIN......................................................................................1686.16. ELECTRODILISIS........................................................................................1686.17. ABLANDAMIENTO CON CARBONATO DE SODIO-CAL..............................1696.18. ABLANDAMIENTO CON EXCESO DE CAL..................................................1716.19. REMOCIN SELECTIVA DE CARBONATO DE CALCIO .............................1716.20. ABLANDAMIENTO MEDIANTE UN TRATAMIENTO POR PARTES ............1726.21. REMOCIN DE Fe Y Mn CON ABLANDAMIENTO.......................................1736.22. ABLANDAMIENTO Y REMOCIN DE NITRATOS POR INTERCAMBIOINICO ...................................................................................................................1736.23. ABLANDAMIENTO POR INTERCAMBIO CATINICO .................................1736.24. INTERCAMBIO ANINICO PARA REMOVER NITRATOS...........................1736.25. DESMINERALIZACIN POR INTERCAMBIO INICO .................................1746.26. ADSORCIN EN CARBN ACTIVADO ........................................................1746.27. OXIDACIN ...................................................................................................1746.28. FLUORACIN................................................................................................1756.29. DEFLUORACIN...........................................................................................1766.30. ESTABILIZACIN QUMICA DEL AGUA.......................................................1766.31. PROTECCIN CATDICA............................................................................1776.32. AJUSTE DE pH..............................................................................................1786.33. PRINCIPALES EQUIPOS PARA POTABILIZACIN .....................................1786.33.1. Dosificadores...............................................................................................1786.34. MEDIDORES DE FLUJO ...............................................................................1806.34.1. Mtodos e instrumentos para la medicin de flujo ......................................1817. PROCESOS PARA LODOS ...............................................................................1877.1. TIPOS DE LODO DE COAGULANTES............................................................1877.1.1. Lodos provenientes del ablandamiento.........................................................1897.1.2. Lodos provenientes de la remocin de Fe y Mn............................................1917.1.3. Lodos de presedimentacin ..........................................................................1917.1.4. Salmueras gastadas......................................................................................1917.1.5. Lodos del lavado de filtro...............................................................................1917.2. MTODOS Y PROCESOS DE DIGESTIN....................................................1917.2.1. Acondicionamiento de lodos..........................................................................1927.2.2. Mtodos de desaguado.................................................................................1927.3. RECUPERACIN DE REACTIVOS.................................................................1968. PROYECTO ESTRUCTURAL DE PLANTAS POTABILIZADORAS .................1978.1. INTRODUCCIN .............................................................................................1978.2. ESTRUCTURAS ..............................................................................................1978.2.1. Edificacin .....................................................................................................1988.2.2. Depsitos ......................................................................................................199

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8.3. ANLISIS DE SISMO Y VIENTO.....................................................................2008.3.1. Sismo ............................................................................................................2008.3.2. Viento ............................................................................................................2029. INSTRUCTIVO PARA EL USO DE LAS HOJAS DE CLCULO.......................2059.1. INTRODUCCIN .............................................................................................205

9.2. SISTEMA DE CLCULO..................................................................................205

9.3. DESCRIPCIN GENERAL DEL PROCESO DE CLCULO............................2069.4. DESCRIPCIN DE LAS ACTIVIDADES..........................................................2089.4.1. Datos generales ............................................................................................2089.4.2. Clculo del filtro.............................................................................................2089.4.3. Clculo del Sedimentador .............................................................................2129.4.4. Clculo del floculador ....................................................................................2149.4.5. Clculo del dispositivo de mezcla rpida.......................................................2159.4.6. Clculo del equipo de cloracin.....................................................................2169.4.7. Clculo del equipo para dosificacin de productos qumicos ........................2169.4.8. Clculo de la lnea de interconexin del sedimentador al filtro......................2169.4.9. Clculo del soplador para el lavado con aire.................................................21610. EJEMPLO DE CLCULO DE UNA POTABILIZADORA DE AGUASUPERFICIAL DE 250 l/S DE CAPACIDAD UTILIZANDO LAS HOJAS DECLCULO...............................................................................................................21710.1. INTRODUCCIN ...........................................................................................21710.2. ANLISIS PRELIMINARES............................................................................21710.2.1. Clculo del caudal de diseo.......................................................................21710.2.2. Pruebas de jarras ........................................................................................21710.2.3. Caractersticas de los medios filtrantes.......................................................21710.2.4. Velocidad de sedimentacin y tasa de produccin de lodo.........................21810.3. PROCEDIMIENTO DE CLCULO .................................................................21910.3.1. Datos generales ..........................................................................................21910.3.2. Clculo del filtro...........................................................................................22110.3.3. Clculo de la interconexin sedimentador-filtro...........................................23310.3.4. Clculo del sedimentador............................................................................23310.3.5. Clculo del floculador ..................................................................................24010.3.6. Clculo del dispositivo de mezcla rpida.....................................................24210.3.7. Clculo de la caja de distribucin ................................................................24410.3.8. Clculo del sistema de cloracin .................................................................24510.3.9. Clculo del sistema de dosificacin de floculantes......................................24810.3.10. Clculo del soplador..................................................................................24911. FUNCIONAMIENTO Y COMPORTAMIENTO DE PLANTASPOTABILIZADORAS EN MXICO, CONFORME VISITAS TECNICASREALIZADAS .........................................................................................................25011.1. INTRODUCCIN ...........................................................................................25011.2. VISITAS REALIZADAS A PLANTAS POTABILIZADORAS DE AGUA EN LAREPBLICA MEXICANA ........................................................................................25011.3. CARACTERSTICAS DE LAS PLANTAS POTABILIZADORAS VISITADAS.25111.4. DESCRIPCIN GENERAL DEL PROCESO..................................................25411.5. PROBLEMTICA PRINCIPAL DETECTADA, CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES ...........................................................................................255

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11.5.1. Medicin ......................................................................................................25511.5.2. Adicin de reactivos ....................................................................................25511.5.3. Precloracin ................................................................................................25611.5.4. Floculacin ..................................................................................................25611.5.5. Sedimentador ..............................................................................................256

11.5.6. Filtracin......................................................................................................257

11.5.7. Manejo y tratamiento de lodos ....................................................................25711.5.8. Equipo electromecnico ..............................................................................25811.5.9. Falta de etapas del proceso ........................................................................25811.5.10. Calidad del agua .......................................................................................25911.5.11. Manual de operacin.................................................................................25911.5.12. Pruebas piloto ...........................................................................................25911.5.13. Simulador ..................................................................................................259

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PRLOGO

El suministro de agua potable a las poblaciones de nuestro pas es un servicio cuyaresponsabilidad est a cargo de los municipios, conforme a lo dispuesto en el artculo115 Constitucional. Para tal fin, dentro de los ayuntamientos se constituyen

organismos operadores de agua potable alcantarillado y saneamiento. Son stos losresponsables directos de abastecer el agua en cantidad suficiente y con una calidadque cumpla con la normativa aplicable, la cual est establecida en la Modificacin ala Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA-1-1994, Salud ambiental. Agua para uso yconsumo humano. Lmites permisibles de calidad y tratamientos a que debesometerse el agua para su potabilizacin.

Los procesos de potabilizacin estn en funcin de la calidad del agua en las fuentesde captacin, pudiendo ser tan sencillo como la desinfeccin, o involucrar diversasoperaciones unitarias como oxidacin, coagulacin, floculacin, sedimentacin yfiltracin, adems de la desinfeccin. En algunos casos, se llega a requeririntercambio inico, smosis inversa o adsorcin con carbn activado.

Tradicionalmente, los proyectos de plantas potabilizadoras, elaborados por empresasespecializadas, presentaban variaciones y en algunos casos, una tendencia alsobreequipamiento y la automatizacin, as como a la inclusin de obras de arte enlas estructuras de alimentacin y recoleccin, lo que encarece y hace ms lenta laconstruccin de las plantas.

Ante tal situacin, en 1987, la Direccin General de Captaciones y Conducciones deAgua, adscrita a la Subsecretara de Infraestructura Hidrulica, de la Secretara deAgricultura y Recursos Hidrulicos, elabor el Manual de diseo de plantaspotabilizadoras tipo de tecnologa simplificada, el cul incluy un procedimiento declculo diseado para dimensionar un tren de potabilizacin bsico con capacidad de250 l/s, adecuado para el abastecimiento de una poblacin de 75,000 habitantes.Con ste, se lograra la potabilizacin de las aguas ms comnmente presentes enlas fuentes de abastecimiento del pas, si bien no sera suficiente para ciertos casos,de all el concepto de bsico.

Con este diseo simplificado, se busc estandarizar la forma de las unidades y lossitios de alimentacin y recoleccin del agua; establecer los criterios de diseo msreconocidos y los intervalos de valores recomendados para los diversos parmetros.Se procur incluir el mnimo de equipamiento, de all que el floculador es del tipohidrulico, en contraste con el mecnico que utiliza agitadores de paletas.

El manual fue aplicado para disear algunas plantas potabilizadoras como las deCuliacn, Sin., Piedras Negras, Coah., Cerro Azul Ver., y la de San Gaspar enGuadalajara, Jal. Despus de ms de 10 aos de operacin, estas instalaciones hanprobado la bondad del diseo y se han detectado mejoras.

En la actualidad, son muy distintas las condiciones a las que prevalecan en la pocaen que se realiz el manual; por una parte, la normativa aplicable en nuestro pas es

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ms estricta, como un reflejo de la tendencia mundial a proteger la salud, a partir denuevos conocimientos sobre los efectos que ciertas sustancias pueden tener sobre elser humano; por otra parte, los avances tecnolgicos en el proceso de potabilizacinson innegables, como puede citarse el empleo de los medios plsticos tubulares paramejorar la sedimentacin, o la filtracin. En cuanto a los avances informticos, los

paquetes de cmputo actuales hacen posible el diseo de hojas de clculo msflexibles que permiten mejorar el dimensionamiento de las estructuras, a partir defacilitar la captura de los datos y la visualizacin de los resultados.

Durante el ao 2000. la Gerencia de Ingeniera Bsica y Normas Tcnicas, adscrita ala Subdireccin General Tcnica de la Comisin Nacional del Agua, se aboc a latarea de actualizar el manual de 1987 a partir de las premisas ya comentadas. Elresultado es un manual adecuado y actualizado, y una serie de hojas de clculo ensoftware Excel, donde se han plasmado los criterios de diseo revisados y quepermite dimensionar plantas potabilizadoras de diversas capacidades, con base enun arreglo modular propuesto para que la operacin sea flexible y confiable.

El tren de potabilizacin bsico comprende floculacin, sedimentacin, filtracin ydesinfeccin; se incluye la dosificacin y alimentacin de los reactivos (sulfato dealuminio y polielectrolito como coagulantes) y gas cloro en la desinfeccin. Con stesistema se puede remover fundamentalmente la turbiedad, contaminacinbacteriolgica y disminucin en los niveles de otros parmetros.

La adecuacin y actualizacin del manual de diseo permite dimensionar lasunidades e interconexiones as como establecer el perfil hidrulico general. El diseoestructural de las unidades, y el diseo electromecnico quedan fuera del alcance delmismo. Al respecto, para mayor detalle pueden consultarse los siguientes libros delManual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento:

Diseo Estructural de Recipientes Diseo, Seleccin e Instalacin de Tubera de Acero para Lneas de

Conduccin de Agua Potable Seleccin e instalacin de equipos de macromedicin Diseo de instalaciones mecnicas Seleccin de equipo electromecnico

Es importante sealar que este libro tiene el propsito de servir como unaherramienta bsica para el diseo de plantas potabilizadoras, a partir del tren de

potabilizacin mencionado; en virtud de que un diseo ejecutivo involucra lautilizacin de parmetros de diseo que deben obtenerse de pruebas realizadassobre el agua que se habr de potabilizar, el empleo, con fines prcticos, de valorestomados de la bibliografa, constituye una base que deber ser complementada conlos resultados de tales pruebas ya que por s solos no constituyes una garanta deque habr de cumplirse con la normativa aplicable.

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INTRODUCCIN

El suministro de agua potable implica diversos aspectos entre los que se encuentrala adecuacin de su calidad para consumo humano. Para ello se requiere encontrar

la forma ms conveniente de hacerlo, tanto desde el punto de vista tcnico como deleconmico. Lo ms comn es efectuar el suministro de agua a partir de lasdenominadas fuentes convencionales, compuestas por las aguas subterrneas(acuferos) y las superficiales (ros, lagos y presas). Rara vez se acude a las noconvencionales, que son los acuferos salados, el agua de mar y el agua negra. Porsu elevada calidad, se prefiere potabilizar aguas de acuferos para los cuales bastacon aplicar cloracin y en algunos casos eliminar hierro y manganeso. En cambio,para aguas superficiales se requieren plantas potabilizadoras ms complejas, queincluyen procesos como coagulacin-floculacin, sedimentacin, filtracin y porsupuesto, desinfeccin con cloro.

Este libro describe los principales procesos para potabilizar agua de manera que unorganismo operador pueda realizar un diseo preliminar caracterstico. Se presentanlos fundamentos tericos para eliminar la dureza, hierro y manganeso aplicables aaguas subterrneas. Tambin se menciona cmo desalar agua si sta proviene deacuferos salinos o del mar. Los procesos de coagulacin floculacin, sedimentaciny filtracin son descritos de forma que apliquen a cuerpos de aguas superficiales. Ladesinfeccin conforma una parte importante ya que aplica a todas las fuentes desuministro anteriormente mencionadas. A pesar de que en Mxico, como en casitodo el mundo, la principal fuente de suministro de agua para consumo humano es lafretica (70% de total), este libro incluye con mayor detalle la potabilizacin defuentes superficiales por requerir de un mayor tratamiento (entendindose cuando seuse el trmino tratamiento como el conjunto de procesos unitarios necesarios para lapotabilizacin y no referido a las plantas de tratamiento de aguas residuales, amenos que as se indique).

Por otra parte, debido a que durante la dcada de los aos sesentas, seconstruyeron en el pas la mayor parte de las plantas potabilizadoras para las aguassuperficiales que existen y en su diseo se emplearon diversas tecnologas que nofuncionaron de la forma planeada, este Libro contiene un programa de clculo paraun sistema de potabilizacin convencional de aguas superficiales. De hecho, esteLibro constituye la actualizacin de una versin anterior editada por la SARH en1987, el Manual de diseo de plantas potabilizadoras tipo de tecnologasimplificada, cuyo objetivo era el de estandarizar criterios de diseo y operacin enlas plantas potabilizadoras, para reducir los costos de inversin, operacin ymantenimiento. En esta nueva versin, tomando en cuenta los cambios del sector seintegran los cambios normativos en materia de agua potable, se discuten las NOMsrelacionadas y se orienta a los organismos en torno a la seleccin de esquemas depotabilizacin ms que en el diseo de cada uno de ellos.

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En resumen, este Libro tiene los siguientes propsitos:

Describir los principios de los principales procesos para la potabilizacin. Analizar los aspectos regulados por las normas relacionadas con el suministro

de agua y sus consecuencias en la seleccin de un esquema de tratamiento.

Proponer un procedimiento de clculo estndar para obtener la ingenierabsica de una planta, fundamentalmente para la potabilizacin de una fuentesuperficial.

Proporcionar planos digitalizados que sirvan de modelo para describir elfuncionamiento y el perfil hidrulico del tipo de potabilizadora seleccionada.

Por ello el Libro se acompaa de un software con el proceso de clculo. En losprimeros captulos del Libro se presentan los aspectos tericos para disear plantaspotabilizadoras de agua superficial y subterrnea y en los ltimos, se describe el

procedimiento para el empleo del programa de cmputo el cual se elabor en unaserie de hojas de clculo del Software Excel para disear una planta potabilizadoracon gasto entre 50 a 500 l/s.

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1. ANTECEDENTES

El artculo 115 constitucional establece que los servicios de agua potable sonresponsabilidad de los municipios quienes casi siempre los realizan a travs de unorganismo operador, quien tiene la funcin de buscar y seleccionar fuentes desuministro, definir los sistemas de captacin y determinar los esquemas depotabilizacin y distribucin del agua, entre otras cosas. Por su alta calidad, losorganismos operadores casi siempre recurren al empleo de agua subterrnea(aproximadamente 70 %). Por este motivo, del agua suministrada en el pas (309,7m3/s) un alto porcentaje se reporta como desinfectado (93%) y slo una parte (25%)potabilizado, entendiendo por ello que el agua entra en algn proceso mscompleto y que incluye desinfeccin (Tabla 1.1).

Tabla 1.1 Resumen del estado del tratamiento del agua entregada a lapoblacin, con datos de la CNA, 1999

Concepto l/s Porciento del totalTotal de agua suministrada 309 744 100Total de agua desinfectada 287 147 93Total de agua que entra en procesos dePotabilizacin que pueden abarcar ms que ladesinfeccin

78 157 25

Total de agua que no recibe tratamiento alguno 22 597 7Fuente: CNA, 2001

De hecho, el artculo 115 constitucional va ms all de la simple obligacin de llevaragua entubada a las casas ya que menciona que el agua debe ser potable. Elsuministro de agua de buena calidad para consumo humano es fundamental para la

salud y el bienestar de la poblacin, por ello la Secretara de Salud ha emitidonormas para establecer las caractersticas del agua para uso y consumo humano(MODIFICACIN a la NOM-127-SSA1-1994), las condiciones para demostrar sucumplimiento (NOM-014-SSA1-1993 y NOM-179-SSA1-1998) y los requisitos quedeben cumplir los sistemas de abastecimiento para consumo humano pblicos yprivados (NOM-012-SSA1-1993); las que se vigilarn por la Secretara de Salud y losdems niveles de gobierno en sus respectivos mbitos de competencia, encoordinacin con la Comisin Nacional del Agua. El instrumento para cumplir con lacalidad del agua son las plantas potabilizadoras, es decir el conjunto de procesos yoperaciones unitarias que hacen que un agua sea potable y que pueden ir desde unasimple cloracin hasta el empleo de procesos muy complejos. Actualmente, en

Mxico de las 390 plantas que estn inventariadas, 324 operan con un gasto tratadode 78.2 m3/s, lo que representa el 25.2% del volumen de agua suministrada a nivelnacional (que se estima en 309.7 m3/s). La Tabla 1.2 muestra el inventario depotabilizadoras por estado y por proceso, de acuerdo con la CNA para 1999; noincluye los sistemas compuestos nicamente por desinfeccin (cloracin). De estatabla se desprende que son los procesos de clarificacin convencional (coagulacinfloculacin) as como los de filtracin los que ms se emplean y por ello, constituyenla parte ms importante del procedimiento de clculo.

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http://../nom_cna/nom-003/127-SSA1_ssa1-1994.PDFhttp://../nom_cna/nom-003/NOM-014-SSA1-1993.PDFhttp://../nom_cna/nom-003/NOM-014-SSA1-1993.PDFhttp://../nom_cna/nom-003/127-SSA1_ssa1-1994.PDF


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Tabla 1.2 Plantas potabi lizadoras por estado y por pro

Estado AB CA CC CP DE DF FD Nm Q Nm Q Nm Q l/s Nm Q Nm Q Nm Q Nm Q

Aguascalientes 1 18 Baja California 15 6234 1 150 3 230

Baja California Sur 1 0.1 Campeche 1 500 21 25 Coahuila 3 1100 ColimaChiapas 2 1000 2 1500 Chihuahua 3 520 1 300 Distrito Federal 2 525 2 700 Durango 2 16 Guanajuato 2 400 Guerrero 1 300 5 880 3 2440 1 50 Hidalgo 2 100 Jalisco 16 13231 1 60 Estado de Mxico 4 19675 1 100 1 50 Michoacn 2 1320 1 8 Morelos

Nayarit 1 50 2 180 Nuevo Len 4 2015 3 123Oaxaca 3 401 2 650 1 100Puebla 1 20 Quertaro 2 24 Quintana Roo 6 1290 San Lus Potos 3 539 2 20 3 360Sinaloa 100 4808 7 495 5 23 Sonora 30 4709 1 6 Tabasco 15 2545 4 1330 Tamaulipas 2 16 33 11453 15 298 5 121TlaxcalaVeracruz 10 5995 1 150Yucatn 9 4195 2 550 ZacatecasTotal 17 6285 260 11567 43 7451 5 1400 23 165

AB: Ablandamiento CP: Clarificador de patente FD. Filtracin Directa CA: Carbn ActivDE: Desaladora FL: Filtro lento CC: Clarificador convencional DF: DesferrizadoME: MembranaFuente:CNA,1999.

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2. SUMINISTRO DE AGUA POTABLE

Como se mencion, el artculo 115 Constitucional establece que es responsabilidadde los municipios el suministro de los servicios de agua potable. Para llevar a caboesta tarea se requiere, desde el punto de vista tcnico, realizar lo siguiente:

Identificar y proteger la(s) fuente(s) de suministro de la contaminacin. Realizar obras de captacin y transportar el agua. Potabilizar. Vigilar la calidad del servicio. Mantener y operar las redes de distribucin a los usuarios. Suministrar una adecuada atencin a los usuarios (desde cobrar el lquido

hasta realizar la administracin necesaria del sistema).

Todas estas tareas son importantes y de ellas depende dar un buen servicio, en

trminos de:

Calidad: El agua debe cumplir con el criterio de potabilidad establecido en lanormatividad correspondiente.

Cobertura: Se debe suministrar el agua a toda la poblacin, actualmentetodava no se tiene el 100 % de la cobertura.

Cantidad: Se debe suministrar un volumen mnimo (agua en bloque) para queel usuario cuente con su dotacin. Se estima que sta es de 150 l/hab(considera el agua que se pierde por fugas).

Continuidad: porcentaje del tiempo durante el cual se dispone de agua(diariamente, semanalmente o estacionalmente).

Precio: la tarifa que pagan los consumidores domsticos debe ser acorde conel servicio que se proporciona y con el costo.

En conjunto, estos cinco indicadores constituyen una gua cuantitativa para compararla eficiencia de los organismos abastecedores de agua y proporcionan a losconsumidores una medida objetiva de la calidad del servicio. En este Manual, seabordar con detalle una metodologa para potabilizar el agua. Sin embargo, para sucorrecta aplicacin es preciso que el lector entienda y conozca las diferentescualidades de las principales fuentes de abastecimiento, que llevan a la aplicacin ono de una determinada tecnologa.

2.1. IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DEL AGUA EN EL SUMINISTRO

A lo largo de la historia, el hombre ha recurrido a los cuerpos de agua paraabastecerse de este recurso as como para eliminar sus propios desechos, lo que haprovocado que con el paso del tiempo la cantidad y tipo de residuos que se liberanen los cursos de agua se hayan incrementado y diversificado, al mismo tiempo que lacalidad original del agua se ha degradado transformndose as en origen y vehculode diversas enfermedades.

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Si bien, actualmente se discute sobre si se debe o no seguir suministrando agua decalidad potable a los usuarios para que stos la empleen en usos que no requierentan alta calidad, la realidad es que la Constitucin as lo exige y por tanto losorganismos operadores y las autoridades correspondientes deben continuarhaciendo lo necesario para cumplir con este nivel de calidad.

Bsicamente, existen dos tipos de enfermedades relacionadas con el agua enfuncin del tipo de elementos contaminantes presentes; las producidas por agentesbiolgico-infecciosos (microorganismos) que se manifiestan en forma rpida y lasproducidas por agentes qumicos, que en general, tardan en manifestarse.

2.1.1. Enfermedades de or igen biolg ico-infeccioso

Los microorganismos causantes de las denominadas enfermedades hdricasprovienen principalmente de las heces humanas o animales (Tabla 2.1). La infeccinocurre por el contacto entre el hombre y el agente infeccioso en alguna de las fasesdel ciclo del uso del agua, es decir, que puede presentarse durante las actividadescotidianas (baarse, lavar, cocinar, etc.), las actividades agrcolas, durante lapotabilizacin, o bien, al consumirse.

La presencia de estos microorganismos en el agua tiene diversas causas entre lasque se encuentran la falta de proteccin de las fuentes de abastecimiento, lacontaminacin biolgica por infiltracin de aguas negras al sistema de distribucin,escurrimientos de agua contaminada hacia los mantos freticos, las deficiencias enel acondicionamiento del agua, o bien, la falta de higiene de los usuarios, entre otras.

En pases como el nuestro, son los agentes biolgico-infecciosos los de mayorpreocupacin por el nivel de salud de la poblacin, la falta de tratamiento de lasaguas residuales municipales y las diversas rutas de infeccin que intervienen atravs del agua (alimentos, bebidas, aspiracin y respiracin). Por ello, la prioridadesencial en cualquier sistema de potabilizacin del agua, independientemente de lafuente de suministro, es la desinfeccin.

En Mxico, an cuando por medio del Programa Agua Limpia se ha incrementado elsuministro de agua desinfectada, las enfermedades gastrointestinales son el principalproblema de salud en el pas siendo los nios menores de 5 aos el grupo msvulnerable a este tipo de padecimientos que provocan diarrea aguda y, en ocasiones,muerte por deshidratacin.

Ms an, investigaciones recientes demuestran que la ausencia de los indicadorestradicionales de potabilidad (coliformes fecales y coliformes totales) y la presencia decloro en concentraciones de hasta 0.5 mg/l, no aseguran la ausencia de patgenosen el agua de ciudades como la de Mxico, donde se han encontrado rotavirus yhelicobacter plori (responsable de lcera y cncer del estmago, Massari et al.,2000). Cabe destacar que estos mismos estudios demuestran que no existecorrelacin entre la presencia de patgenos en el agua de suministro y el estado de

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salud de una poblacin en particular pues, en general, la mayor parte de la gente noconsume el agua de la llave sino que emplea agua embotellada para estos fines.

Tabla 2.1 Enfermedades relacionadas con el agua

Grupo deenfermedades Comentario Enfermedades queproducenEnfermedades transmitidaspor el agua (water-bornediseases).

En este grupo de enfermedades elagua acta como un vehculo pasivodel agente infeccioso al ser ingerido enel agua contaminada.Se producen debido a una pobrecalidad de la potabilizacin del aguapara uso y consumo humano.

CleraTifoideaDisentera bacilariaHepatitis infecciosaLeptospirosisGiardiasisGastroenteritis

Enfermedades debidas a lacarencia de agua (water-washed diseases).

Se relacionan con la falta de higienepersonal y el uso de agua de bajacalidad en las actividades diarias comolavar y baarse. Tambin dependen de

la insuficiencia de recursos para ladisposicin adecuada de residuoshumanos.

Infecciones de los ojos yla pielConjuntivitisSalmonelosis

TracomaFiebre paratifoideaAscariasis

Enfermedades causadas poragentes infecciososesparcidos por el contacto y/oingestin de agua (waterrelated diseases).

Estas enfermedades se producencuando parte del ciclo de vida de unagente infeccioso tiene lugar en unmedio acutico.

Fiebre amarillaMalariaArbovirusDengue

Enfermedades causadas poragentes infecciosos, ingeridosen diversos alimentos(pescado) que estn encontacto con agua

contaminada.

Este grupo de enfermedades sonproducidas al ingerir alimentoscontaminados por la bioacumulacinde ciertos contaminantes o pormicroorganismos que habitan en el

agua.

Clonorsiacis

Fuente: Hofkes (1983) y AWWA (1990)

2.1.2. Enfermedades producidas por agentes qumicos

Estas enfermedades son provocadas por la ingesta de elementos y compuestosqumicos que entran al agua por vas naturales o antropognicas, y, dependiendo dela composicin qumica, dosis y tiempo de exposicin, provocan respuestasnegativas de diversa magnitud por el organismo. Cuando dicha respuesta ocurre enforma inmediata (24 a 48 h despus de la exposicin) se denomina efecto agudopero si ocurre despus de un largo periodo (10 a 20 aos) se debe a un efecto por

exposicin crnica. En ambos casos, los efectos pueden ser o no reversibles,dependiendo de su naturaleza y severidad, as como del rgano afectado. Debido ala amplia gama de compuestos (naturales o antropognicos) que pueden presentarseen el agua, actualmente no se han identificado cules son todos los agentes. De lostipos de efectos que se pueden presentar resaltan los carcinognicos, losmutagnicos y los teratognicos.

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Particularmente en Mxico, la contaminacin del agua con txicos ha ido enaumento, los de mayor preocupacin son metales, diversos compuestos orgnicosvoltiles, pesticidas y nitratos. Su presencia se debe a lixiviacin, fugas en elalmacenamiento subterrneo de productos industriales, nitrificacin de agua residual,arrastre de contaminantes por el agua de lluvia, escurrimientos agrcolas y

operaciones mineras. Estas son actividades que aportan frecuentementecontaminantes difciles de monitorear y que causan graves problemas decontaminacin debido a que, en general, no se concentran en un rea especfica sinoque se integran al ciclo hidrolgico y se mantienen en movimiento hasta que sereintegran a otro ciclo. Para determinar si existen o no problemas de este tipo, esnecesario medir.

2.2. FUENTES DE ABASTECIMIENTO

El agua, al igual que la energa, no se crea ni se destruye por lo que la cantidad totalpresente en el planeta es constante. Sin embargo, al nivel local la cantidad y,

particularmente, la calidad no son constantes.

Por conveniencia, la humanidad ha hecho uso de las fuentes de mejor calidad paraabastecer sus necesidades por requerir menor tratamiento para su uso. stas, lassubterrneas y superficiales, se conocen como fuentes convencionales y se prefierena las no convencionales (agua de mar y aguas residuales). Sin embargo, la falta detratamiento de las aguas residuales ha hecho que las primeras se mezclen con lasaguas negras a travs del ciclo hidrolgico y as las fuentes convencionales da a daexperimenten un mayor grado de contaminacin. A continuacin se analizan lasprincipales caractersticas del agua contenida en los cuerpos de agua subterrneos ysuperficiales y se relacionan con las necesidades de tratamiento que implican.

2.2.1.Aguas subterrneas

Las aguas subterrneas constituyen la principal fuente de abastecimiento en nuestropas. Se forman a partir del agua que precipita y percola al suelo, por accin de lagravedad hasta alcanzar un estrato impermeable y constituir un acufero (Figura 2.1).Se caracterizan por tener un patrn de flujo relativamente estable en trminos dedireccin y velocidad. Esta ltima es del orden de 10-10a 10 -3m/s, en funcin de laporosidad y permeabilidad del material geolgico (aunque en formaciones de tipocrstico o fracturadas pueden alcanzar valores de varios metros por segundo, comoconsecuencia, el mezclado es pobre.

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En las corrientes y ros (con velocidad entre 0.1 y 1 m/s) el volumen de agua varadebido a la precipitacin y derrames accidentales, adems, son susceptibles deintroducir y transportar contaminantes hacia la red de suministro del agua potable.Por otro lado, los lagos y embalses, pueden ser considerados como ros de flujo lento(velocidad entre 0.001 y 0.01 m/s). Esta retencin del agua hace que sea ms clara

debido a que la actividad microbiana acta para remover materia orgnica y lasfluctuaciones fsicas y el proceso de sedimentacin separan el material particulado.Es decir, el almacenamiento del agua implica mejoras en la calidad, lo que llega areducir el tratamiento antes del suministro. Sin embargo, esto se complica por dosfactores que deterioran considerablemente la calidad. El primero se refiere a que enaguas en reposo se favorecen las poblaciones de algas, y segundo, la profundidadde los lagos y embalses puede generar un sistema estratificado trmicamente, enparticular durante los meses de verano con ausencia de oxgeno.

Las aguas superficiales son por lo general menos duras, tienen mayor concentracinde oxgeno disuelto y no contienen cido sulfhdrico. Su temperatura es variable enfuncin del ao y la profundidad de la captacin. En contrapartida, son fcilmentecontaminables, tienen alta actividad biolgica, color, turbiedad, slidos ensuspensin, materia orgnica y material flotante por lo que el tratamiento principalque se les aplica es la remocin de partculas (Jimnez, 2001).

La extraccin de fuentes superficiales no debe interferir con las actividades normalesasociadas a ese cuerpo de agua y debe asegurar un abastecimiento constante concalidad. Para mantener la integridad de los cuerpos se debe calcular un flujo mnimoen poca de escasez y mantenerlo para todo el ao. El lmite a dicha extraccin esten funcin de: (1) la proteccin de la calidad biolgica del ro; (2) la dilucin de lasdescargas municipales e industriales, (3) asegurar el uso normal del cuerpo y (4)permitir un adecuado flujo.

2.2.3. Comparacin de la calidad de las aguas superficiales y subterrneas

A manera de resumen en la Tabla 2.2 se presentan las principales diferenciasexistentes entre las aguas superficiales y las subterrneas. Se puede observar queen las aguas superficiales hay una mayor variabilidad, tanto de las sustancias yparmetros presentes, como de sus concentraciones, debido principalmente a laexposicin del agua, lo que provoca que cambie su composicin de acuerdo con lascaractersticas del ambiente.

En general, se considera que es ms econmico potabilizar agua subterrnea queagua superficial debido a su bajo costo de tratamiento.

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Tabla 2.2 Principales diferencias entre las aguas superficiales y las aguassubterrneas

Caractersticasexaminadas

Aguas super ficiales Aguas subterrneas

Temperatura Variable segn la poca del ao Relativamente constanteTurbiedad(materia en suspensin)

Variable, a veces elevada Baja o nula

Mineralizacin Variable en funcin de los terrenos,precipitacin, vertidos, etc.

Sensiblemente constante,generalmente mayor que en lasuperficie de la misma regin

Hierro y manganesodivalentes en estadodisuelto

Generalmente ausentes, salvo en elfondo de cuerpos de agua enestado de eutroficacin

Generalmente presentes.

Dixido de carbono Generalmente ausente Normalmente presente en grancantidad

Oxgeno disuelto Normalmente prximo a saturacin Ausencia total en la mayora delos casos

Amonio Presente slo en aguascontaminadas

Presencia frecuente, sin ser unndice sistemtico decontaminacin

cido sulfhdrico Ausente Normalmente presenteSlice Contenido moderado Contenido normalmente elevadoNitratos Poco abundante en general Contenido a veces elevado,

riesgo de metahemoglobinemiaMicroorganismos Bacterias (algunas patgenas),

virus, planctonFrecuentes ferrobacterias

Fuente: Degrmont, 1979

2.2.4. Calidad de las fuentes de agua en Mxico

De acuerdo con la Red Nacional de Monitoreo (1987-1998), las fuentes de aguasubterrnea son las que presentan mejor calidad comparadas con las fuentessuperficiales. En general, el agua subterrnea presenta problemas por coliformesfecales, cloruros, amoniaco, color, pH, alcalinidad, slidos disueltos y conductividadelctrica.

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3. ABASTECIMIENTO Y NORMATIVIDAD

Es indispensable conocer suficientemente las leyes y normas relativas al suministrode agua potable ya que ellas definen las funciones y responsabilidades de quienessuministran el servicio y constituyen la base para que la autoridad competentedetermine si se est prestando o no el servicio debido. En este aspecto el marconormativo est conformado por:

Ar tculo 115 const ituc ional .

NOM 012-SSA1-1993, "Requisitos sanitarios que deben cumplir los sistemasde abastecimiento de agua para uso y consumo humano pblicos y privados".

NOM-014-SSA1-1993, "Procedimientos sanitarios para el muestreo de aguapara uso y consumo humano en sistemas de abastecimiento de agua pblicos

y privados". MODIFICACIN a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994, Salud

Ambiental. Agua para uso y consumo humano. Lmites permisibles de calidady tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilizacin,(publicada en el DOF en Noviembre de 2000)1.

NOM-179-SSA1-1998, Vigilancia y evaluacin del control de calidad del aguapara uso y consumo humano, distribuida por sistemas de abastecimientopblico.

Adicionalmente, se presentan sucintamente otras normas relacionadas de menorimportancia. Se recomienda la lectura completa de todas las normas por el personalresponsable de la calidad del agua de los organismos operadores, las que han sidopublicadas en el Diario Oficial de la Federacin.

3.1. ARTCULO 115 CONSTITUCIONAL

Este artculo se encuentra en el Ttulo quinto de la Constitucin Poltica de nuestropas y se refiere a las atribuciones y responsabilidades de los estados de lafederacin y del Distrito Federal. En el prrafo III, inciso a) se establece que losmunicipios tendrn a su cargo el otorgamiento de los servicios pblicos de agua

potable, drenaje, alcantarillado, tratamiento y disposicin de sus aguas residuales. Elprrafo IV seala que los municipios administrarn libremente su hacienda y que porello podrn tener (fraccin, c) ingresos derivados de la prestacin de servicios atravs del establecimiento de tarifas.

1 En todos los casos se menciona la NOM-127-SSA1-1994 se estar haciendo referencia a la MODIFICACIN a la NOM-127-SSA1-1994

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3.2. NORMAS OFICIALES MEXICANAS (NOMs)

Las cuatro NOMs citadas son responsabilidad del Sector Salud quien las vigila encoordinacin con la Comisin Nacional del Agua. Estas normas se desarrollaron conla idea de que el agua es un factor fundamental para reducir el riesgo de transmitir

diversas enfermedades, particularmente las gastrointestinales y que para asegurarsu calidad se requiere controlar el sistema de abastecimiento as como a susoperadores. Se entiende por sistemas de abastecimiento el conjuntointercomunicado de fuente, construcciones, instalaciones y equipos de las obras decaptacin, plantas cloradoras, plantas potabilizadoras, tanques de almacenamiento yregulacin, crcamos de bombeo, lneas de conduccin, redes de distribucin ytomas domiciliarias.

3.2.1. NOM-012-SSA1-1993

El objetivo de la NOM es establecer los requisitos sanitarios que deben cumplir los

sistemas de abastecimiento de agua para uso y consumo humano pblicos yprivados para proteger el agua de contaminacin. Para las plantas potabilizadoras,esta norma especfica que:

Deben estar protegidos mediante cercas de mallas de alambre o muros con laaltura y distancia suficiente que impida la disposicin de desechos slidos,lquidos o excretas y el paso de animales.

Slo se debe permitir el acceso a personal autorizado. Se deben mantener siempre aseadas y pintadas de acuerdo con los cdigos

de colores correspondientes en sus diferentes edificios de dosificacin dereactivo, laboratorios, mquinas, almacenes, etc. Adems, los pisos, lambrines

y paredes deben ser recubiertos con materiales de fcil limpieza. Los edificios o casetas destinados al almacenamiento y aplicacin dedesinfectantes, sea cloro, compuesto de cloro u otros productos qumicosdeben mantener el piso seco y ventilacin adecuada que permita circulacincruzada del aire.

Adems, la norma seala que debe preservarse la calidad bacteriolgica del agua encualquier parte del sistema, hasta en los puntos ms alejados de la red dedistribucin mediante una desinfeccin continua y permanente que garantice laexistencia de cloro residual libre entre 0.5 a 1.0 mg/l. Esto debe cumplirse an en elcaso de fallas mecnicas, elctricas o paros por mantenimiento o cualquier otra

causa.

La vigilancia del cumplimiento de esta Norma corresponde a la Secretara de Salud ya los gobiernos de las entidades federativas en sus respectivos mbitos decompetencia, en coordinacin con la Comisin Nacional del Agua.

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3.2.2. NOM-014-SSA1-1993

La NOM-014 tiene por objeto establecer los procedimientos sanitarios para elmuestreo bacteriolgico y fisicoqumicos de agua para uso y consumo humano en lossistemas de abastecimiento de agua pblicos y privados. Tambin, establece los

criterios para manejo, preservacin y transporte de muestras. La norma es deobservancia obligatoria para los encargados de los sistemas de abastecimiento deagua para uso y consumo humano; corresponde a la Secretara de Salud y a losgobiernos de las entidades federativas en sus respectivos mbitos de competencia yen coordinacin con la Comisin Nacional del Agua, su vigilancia.

3.2.2.1. Seleccin de puntos de muestreo

Los puntos de muestreo deben ser definidos para cada caso, tomando enconsideracin los siguientes criterios:

a) Ser representativos de las diferentes fuentes de agua que abastecen elsistema y estar ubicados uniformemente a lo largo del mismo, evitandolugares susceptibles de contaminacin, como:

Puntos muertos, Zonas de baja presin, Zonas con antecedentes de problemas de contaminacin, Zonas con fugas frecuentes, Zonas densamente pobladas y con alcantarillado insuficiente, Tanques de almacenamiento abiertos y carentes de proteccin, y Zonas perifricas del sistema ms alejadas de las instalaciones de tratamiento.

b) Estar localizados en diversos puntos del sistema de distribucin y enproporcin al nmero de ramales. Como mnimo debe haber un punto demuestreo inmediatamente a la salida de las plantas potabilizadoras.

Las muestras deben ser etiquetadas indicando sitio, fecha y hora de muestreo,temperatura ambiente y del agua, pH, cloro residual, anlisis por efectuar, tcnicasde preservacin, y observaciones relativas a la toma de muestra y nombre de lapersona que realiza el muestreo.

3.2.2.2. Indicaciones para el anlisis bacteriolgico

Preparacin de los frascos de muestreo.

Los envases para la muestra deben ser de vidrio de boca ancha con tapnesmerilado o tapa roscada, polipropileno o bolsas estriles con cierre hermtico ycapacidad de 125 250 mL. Todos los envases se deben esterilizar en estufa a 170C por un tiempo mnimo de 60 min. o en autoclave a 120 C durante 15 min. previo alo cual se debe cubrir el tapn con papel resistente. Cuando se muestrea agua con

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Tabla 3.1 Apndice normativo de la NOM-014-SSA1-1993

DETERMINACIN

ENVASE

VOLUMENMINIMO

(mL)PRESERVACION DURACION

Alcalinidad total P, V 200 4 a 10 C en oscuridad 14 dArsnico P, V 200 4 a 10 C en oscuridad 14 dBario P, V 100 4 a 10 C en oscuridad 28 dBoro P 100 No requiere 180 d

Cianuros P, V 1000NaOH a pH>12; 4 a 10

C en oscuridad14 d

Cloruros P, V 200 4 a 10 C en oscuridad 48 hColor P, V 100 4 a 10 C en oscuridad 48 hConductividad P, V 200 4 a 10 C en oscuridad 28 dDureza total P, V 100 4 a 10 C en oscuridad 14 d

Fenoles P, V 300H2SO4a pH


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3.2.3. Modificacin a la NOM 127-SSA1-1994

Con fecha 22 de noviembre de 2000 fue publicada en el Diario Oficial de laFederacin la modificacin a la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994, Salud

Ambiental. Agua para uso y consumo humano. Lmites permisibles de calidad ytratamientos a que debe someterse el agua para su potabilizacin. Esta normadefine, bsicamente, dos cosas:

a) Los lmites permisibles para el agua potable en cuanto a sus caractersticasmicrobiolgicas, fsicas, organolpticas, qumicas y radiactivas.

b) Los tratamientos de potabilizacin.

La norma aplica a todos los sistemas de abastecimiento pblicos y privados y acualquier persona fsica o moral que distribuya agua en el territorio nacional. Lavigilancia de su cumplimiento corresponde a la Secretara de Salud en coordinacincon los gobiernos estatales, municipales, el Gobierno del Distrito Federal, lasComisiones Estatales de Agua y Saneamiento y la Comisin Nacional del Agua, ensus respectivos mbitos de competencia.

3.2.3.1. Lmites permisibles

Caractersticas microbiolgicas

El contenido de organismos resultante del examen de una muestra simple de agua,debe ajustarse a lo establecido en la Tabla 3.2 Las unidades de medida debernreportarse de acuerdo a la metodologa empleada. El anlisis se puede realizarmediante la tcnica de tubos mltiples (en ese caso se reporta NMP/100 mL), o bien,por el mtodo de filtracin por membrana (en ese caso se sealan UFC/100 mL), opor otro mtodo.

Tabla 3.2 Lmites permisibles de caractersticas microbiolgicas

Caracterstica Lmite permis ibleOrganismos coliformestotales

Ausencia o no detectables en ninguna muestra

E. coli o coliformes fecalesu organismostermotolerantes

Ausencia o no detectables.En sistemas de abastecimiento de localidades con una poblacinmayor de 50 000 habitantes; estos organismos debern estar

ausentes en el 95% de las muestras tomadas en un mismo sitio de lared de distribucin, durante un periodo de doce meses de un mismoao.

Bajo situaciones de emergencia, las autoridades competentes podrn establecer losagentes biolgicos nocivos a la salud que se deban investigar, como por ejemplo elVibrio cholerae.

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Caractersticas fsicas y organolpticas

Las caractersticas fsicas y organolpticas debern ajustarse a lo establecido en laTabla 3.3.

Tabla 3.3 Lmites permisibles de caractersticas fsicas y organolpticas

Caracterstica Lmite permis ibleColor 20 unidades de color verdadero en la escala de platino-cobalto.

Olor y sabor Agradable (se aceptarn aquellos que sean tolerables para la mayora de losconsumidores, siempre que no sean resultado de condiciones objetablesdesde el punto de vista biolgico o qumico).

Turbiedad 5 unidades de turbiedad nefelomtricas (UTN) o su equivalente en otromtodo.

Caractersticas qumicas

El contenido de constituyentes qumicos deber ajustarse a lo establecido en laTabla 3.4 Los lmites se expresan en mg/l, excepto cuando se indique otra unidad.

Tabla 3.4 Lmites permisibles de caractersticas qumicas

Parmetro, en mg/l Lmite permis ible

Aluminio 0.20

Arsnico (Nota 2) 0.05

Bario 0.70

Cadmio 0.005

Cianuros (como CN-) 0.07

Cloro residual libre 0.2 a 1.50

Cloruros (como Cl-) 250.00

Cobre 2.00

Cromo total 0.05

Dureza total (como CaCO3) 500.00

Fenoles o compuestos fenlicos 0.3(1)

Fierro 0.30

Fluoruros (como F-) 1.50

Parmetro, en mg/l Lmite permisible

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Tabla 3.4 Lmites permisibles de caractersticas qumicasContinuacion

Hidrocarburos aromticos, g/lBenceno 10.00(2)

Etilbenceno 300.00(2)

Tolueno 700.00(2)

Xileno (tres ismeros) 500.00(2)

Manganeso 0.15

Mercurio 0.001

Nitratos (como N) 10.00

Nitritos (como N) 1.00(1)

Nitrgeno amoniacal (como N) 0.50

pH (potencial de hidrgeno) en unidades de pH 6.5 8.5

Plaguicidas,

g/l:

Aldrn y dieldrn (separados o combinados) 0.03

Clordano (total de ismeros) 0.20(3)

DDT (total de ismeros) 1.00

Gamma-HCH (lindano) 200

Hexaclorobenceno 1.00(1)

Heptacloro y epxido de heptacloro0.03

Metoxicloro 20.00

2.4 D 30.00(3)

Plomo 0.01(3)

Sodio 200.00

Slidos disueltos totales 1000.00

Sulfatos (como SO4=) 400.0

Sustancias activas al azul de metileno (SAAM) 0.50

Trihalometanos totales 0.20Yodo residual libre 0.2 a 0.5(2)

Zinc 5.0

(1) El nuevo valor es mayor en relacin con la norma anterior. Para fenoles o compuestos fenlicosera de 0.001 mg/l, para nitritos como N de 0.05 mg/l y para hexaclorobenceno de 0.01g/l.(2) Nuevo parmetro.

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(3) El nuevo valor es menor. Para clordano y sus ismeros era de 0.3 g/l, 2.4 D era de 50.00 g/l,para Pb de 0.025 g/l.Los lmites permisibles de metales se refieren a su concentracin total en el agua, lacual incluye los suspendidos y los disueltos.

En cuanto al lmite permisible para arsnico, la norma establece que ser ajustadoen forma anual, de conformidad con la Tabla 3.5.

En caso de que en el sistema de abastecimiento no se use cloro o sus derivadospara la desinfeccin, la autoridad sanitaria determinar cuando debe aadrselo, paramantener un residual en la lnea de distribucin.

Tabla 3.5 Cumplimiento gradual para el As

Lmite permisible, mg/l Ao

0.045 2001

0.040 2002

0.035 2003

0.030 2004

0.025 2005

Caractersticas radiactivas

El contenido de constituyentes radiactivos deber ajustarse a lo establecido en laTabla 3.6.

Tabla 3.6 Lmites permisib les de caractersticas radiactivas

Caracterstica Limi te permis ible, bq/l

Radiactividad alfa global 0.56(1)

Radiactividad beta global 1.85(2)

() El valor anterior era de 0.1 Bq/l

() El valor anterior era de 1.0 Bq/l

3.2.3.2. Tratamientos para la potabilizacin del agua

La norma seala que los procesos por emplear deben ser justificados a partir deestudios de calidad y pruebas de tratabilidad realizados al nivel de laboratorio paraasegurar su efectividad. Pero, tambin menciona que se deben aplicar los sealadosen la Tabla 3.7 o los que resulten de las pruebas de tratabilidad. La norma tambin

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menciona que la seleccin de los mtodos de prueba para la determinacin de losparmetros definidos en esta Norma, es responsabilidad de los organismosoperadores que sern aprobados por la Secretara de Salud a travs del reacorrespondiente.

Tabla 3.7 Tratamientos para la potabilizacin del agua segn los contaminantesde acuerdo con la Modificacin a la NOM-127-SSA1-1994

Contaminante(s) TratamientosContaminacin microbiolgica(Bacterias, helmintos, protozoariosy virus).

Cloro, compuestos de cloro, yodo, ozono, luz ultravioleta;plata inica o coloidal; coagulacin-sedimentacin-filtracin;filtracin en mltiples etapas.

Caractersticas fsicas yorganolpticas (Color, olor, sabory turbiedad).

Oxidacin-coagulacin-floculacin-sedimentacin-filtracin;adsorcin en carbn activado.

Arsnico. Coagulacin-floculacin-sedimentacin-filtracin; intercambioinico u smosis inversa.

Aluminio, bario, cadmio, cianuros,cobre, cromo total y plomo.

Coagulacin-floculacin-sedimentacin-filtracin; intercambioinico u smosis inversa.

Cloruros. Intercambio inico, smosis inversa o evaporacin.Dureza. Ablandamiento qumico o intercambio inico.Fenoles o compuestos fenlicos. Oxidacin-coagulacin-floculacin-sedimentacin-filtracin;

adsorcin en carbn activado u oxidacin con ozono.Fierro y/o manganeso. Oxidacin-filtracin, intercambio inico u smosis inversa.Fluoruros. Almina activada, carbn de hueso u smosis inversa.Hidrocarburos aromticos. Oxidacin-filtracin o adsorcin en carbn activado.Mercurio. Coagulacin-floculacin-sedimentacin-filtracin; adsorcin

en carbn activado granular u smosis inversa cuando lafuente de abastecimiento contenga hasta 10 g/l. Adsorcinen carbn activado en polvo cuando la fuente de

abastecimiento contenga ms de 10 g/lNitratos y nitritos. Intercambio inico o coagulacin-floculacin-sedimentacin-filtracin.

Nitrgeno amoniacal. Coagulacin-floculacin-sedimentacin-filtracin,desgasificacin o desorcin en columna.

pH Neutralizacin.Plaguicidas. Adsorcin en carbn activado granular.Sodio. Intercambio inico.Slidos disueltos totales. Coagulacin-floculacin-sedimentacin-filtracin y/o

intercambio inico.Sulfatos. Intercambio inico u smosis inversa.Sustancias activas al azul demetileno.

Adsorcin en carbn activado.

Trihalometanos. Oxidacin con aireacin u ozono y adsorcin en carbnactivado granular.

Zinc Evaporacin o intercambio inico.

3.2.4. NOM-179-SSA1-1998

Esta norma, responsabilidad de la Secretara de Salud, se propone mejorar el controlsanitario del agua para uso y consumo humano distribuida por sistemas de

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abastecimiento pblico. Por ello, establece los requisitos y especificaciones quedebern observarse en las actividades de control de la calidad del agua paraconsumo humano y la necesidad de que las autoridades competentes cuenten conprogramas estructurados para evaluar a los sistemas de abastecimiento de maneraque se garantice el suministro de agua potable a la poblacin. Determina como

requisitos en sistemas de abastecimiento de localidades con una poblacin de50.000 habitantes o menor, lo sealado en las Tabla 4.8, 4.9 y 4.10. Los resultadosde los anlisis se deben conservar en archivo, durante tres aos como mnimo yestar a disposicin de la autoridad competente, cuando sta lo solicite.

Para sistemas con ms de 50 000 habitantes, el organismo operador debe contarcon un Certificado de Calidad Sanitaria del Agua, otorgado por la Secretara deSalud, siendo el propio organismo el responsable del cumplimiento de los Programasde Anlisis de Calidad del Agua, de la inspeccin de las instalaciones hidrulicas, delmantenimiento y de la capacitacin. El avance de estos programas debe serregistrado en bitcoras actualizadas o archivo y estar disponible para la autoridadcompetente, cuando sta lo solicite, durante un mnimo de cinco aos, al igual quelos resultados de los anlisis de agua.

Tabla 3.8 Programa de anlisis de calidad de agua segn la NOM 179-SSA1-1998

Determinacion de cloro residual libre en red de distribucinPoblacin abastecida No.

de habitantesMuestras por numero

de habitantesFrecuencia


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Tabla 3.10 Programa de anlisis de calidad de agua segn la NOM 179-SSA1-1998

Anlisis f is icoquimico y examen microb iologico

Sitio de muestreoEn la entrada a red dedistribucin proveniente de:

Nmero demuestras Frecuencia Parmetros adeterminarTabla No 17

Fuente de abastecimientosuperficial

1 Trimestral Ver Tabla 4.11

Fuente de abastecimientosubterrnea

1 Semestral Ver Tabla 4.11

Mezcla de dos o ms tipos defuentes y/o tanque dealmacenamiento y regulacin

1 Semestral(Trimestral siincluye fuentessuperficiales)

Ver Tabla 4.11

Planta potabilizadora 1 Trimestral Ver Tabla 4.11

Se considera que la potabilizacin debe operar de forma que el agua en la red dedistribucin, incluyendo los puntos ms alejados, contenga cloro residual libre entre0.2 a 1.5 mg/l de conformidad con la NOM-127-SSA1-1994, cumpliendo adems conel examen microbiolgico sealado por la misma NOM: Los organismos coliformestotales no deben ser detectables en ninguna muestra de 100 mL; en sistemas para50 000 habitantes; estos organismos, debern estar ausentes en el 95% de lasmuestras tomadas en un mismo sitio de la red de distribucin, durante un periodo dedoce meses de un mismo ao. El agua abastecida por el sistema de distribucin nodebe contener E. coli o coliformes fecales u organismos termotolerantes en ningunamuestra de 100 mL.

Conforme a esta norma, las autoridades locales, en el mbito de su competenciadeben establecer con una periodicidad anual los programas de vigilancia y losorganismos operadores deben incluir en su Programa de Anlisis de Calidad delAgua, un anlisis inicial en poca de estiaje por nica vez, en todas las fuentes deabastecimiento y efluentes de plantas potabilizadoras, que incluya todos losparmetros especificados en la Tabla 3.11 de este libro.

Si a juicio de la autoridad, el agua de un sistema de abastecimiento pone en riesgo lasalud de los consumidores sta puede ordenar que la distribucin se suspenda o secondicione, hasta que se d al agua el tratamiento adecuado o, en su caso, selocalice otra fuente apropiada.

El responsable del organismo operador debe informar sobre casos de contingenciasrelativas a la calidad del agua a la autoridad sanitaria competente cuando staconstituya un riesgo a la salud humana.

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Tabla 3.11 Apndice normativo A de la NOM 179-SSA1-1998 (continuacin)

En la entrada a sistemade distribucinproveniente de:Determinacin

Fuentesuperficial

Fuentesubterrnea

Mezcla de dos o mstipos de

fuentes y/o tanques

dealmacenamiento yregulacin

Plantapotabilizador

a

Hexaclorobenceno*

X

Heptacloro yepxido deheptacloro *

X

Metoxicloro * XSodio *Slidos disueltostotales

X X X X

Sulfatos * X X XSustancias activasal azul de metileno(SAAM) *

X X

Trihalometanostotales *Zinc *Especiales deacuerdo a lascaractersticas dela fuente

X X X X

3.3. OTRAS NORMAS

La Tabla 3.12 contiene otras normas relacionadas con los procesos de potabilizacinde agua y que se refieren bsicamente a los mtodos analticos por emplear ascomo a sistemas no convencionales de distribucin de agua potable.

Tabla 3.12 Otras normas relacionadas con la potabil izacin del agua

NMX-AA-108-SCFI-2001 "Determinacin de cloro libre y cloro total

NOM-013-SSA1-1993Requisitos sanitarios que debe cumplir la cisterna de un vehculo para

el transporte y distribucin de agua para uso y consumoNOM-112-SSA1-1994

Determinacin de bacterias coliformes. Tcnica del nmero msprobable

NOM-117-SSA1-1994

Bienes y Servicios. Mtodo de prueba para la determinacin decadmio, arsnico, plomo, estao, cobre, hierro, zinc y mercurio enalimentos, agua potable y agua purificada por espectrometra deabsorcin atmica

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4. SIGNIFICADO DE LOS PARMETROS CONTENIDOS EN LA MODIFICACIN ALA NOM-127- SSA1-1994

En la prctica, es muy importante que quien opera un sistema o seleccione unapotabilizadora entienda y conozca el significado de los parmetros que contiene lanorma de agua potable. Este captulo tiene esa finalidad y sigue la presentacin delos parmetros que la norma considera; en el Anexo A.2 se encuentra la versincompleta de esta norma. En la mayora de los casos se incluyen los valores gua dela Organizacin Mundial de la Salud (OMS) y en ciertos casos la clasificacin delCentro Internacional de Investigaciones sobre el Cncer (CIIC).

4.1. CARACTERSTICAS MICROBIOLGICAS

4.1.1. Coliformes totales

Los coliformes totales son ampliamente utilizados a nivel mundial como indicadoresde potabilidad por ser fciles de detectar y cuantificar. El trmino abarca bacterias detipo bacilos2, Gram negativas que crecen en presencia de sales biliares o de otroscompuestos con propiedades similares de inhibicin y que fermentan lactosa a 3537C produciendo cido, gas y aldehdo en un plazo de entre 24 y 48 horas. Estadefinicin aplica an cuando en la prctica ha sido modificada parcialmente por elempleo de tcnicas ms modernas de deteccin. La prueba detecta tanto especiesde agua contaminada como otras abundantes en la naturaleza que se multiplicanfcilmente en agua de buena calidad, por lo que en realidad no sirve como indicadordefinitivo de un agua inapropiada para consumo ni de patgenos. As mismo, loscoliformes totales sirven para establecer si una agua ha sido adecuadamente

potabilizada si arroja resultados negativos a la salida de una planta, de la mismaforma que los coliformes fecales lo pueden hacer. Sin embargo, si se requiere sabersi hay o no contaminacin fecal se debe hacer la prueba especfica. Los coliformestotales son eliminados del agua mediante procesos de desinfeccin como lacloracin, radiacin UV y ozonizacin. El valor gua de la OMS y el de la NOM-127 esen ambos casos de ausente en 100 ml.

4.1.2. Coliformes fecales

Los coliformes fecales son todos los bacilos cortos que difieren del grupo coliformetotal por su capacidad para crecer a una temperatura de entre 44 y 45 C. Abarca los

gneros Escherichia y parte de algunas especies de Klebsiella, Enterobacter yCitrobacter. De ellos, slo E. Coli es especficamente de origen fecal y se encuentrasiempre presente en las heces de humanos, otros mamferos y gran nmero de aves.Los coliformes fecales no se encuentran en aguas y suelos que no han estadosujetos a contaminacin fecal. Por ello desde el punto de vista de la salud, el grupocoliforme fecal es mucho ms til que el total, pues se relaciona con la probabilidadde encontrar patgenos excretados. Las ventajas de este grupo como indicador son:

2 Bacilo: cuaquier bacteria en forma de bastoncillo

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El 95 % dan una respuesta positiva a la prueba de temperatura. Pueden estar ausentes, si la contaminacin no es de origen fecal. Sobreviven menos tiempo en la naturaleza que los totales por lo que permiten

suponer contaminacin reciente si se encuentran en altas concentraciones. Son ms exigentes que los coliformes totales para reproducirse en el ambiente

extraintestinal. Los procedimientos de laboratorio para su cuantificacin son relativamentesencillos. Sin embargo, algunas cepas dan respuesta negativa a la prueba detemperatura en el laboratorio.

Tienen la capacidad de reproducirse en aguas ricas en nutrimentos, ensedimentos y an en aguas poco contaminadas; algunas cepas de Escherichiacoli sobreviven menos tiempo que Salmonella en aguas a bajas temperaturas yotras son patgenas al hombre.

El valor gua de la OMS y el de la NOM-127es en ambos casos de ausente en 100ml.

Los coliformes fecales al igual que los totales, son eliminados mediante procesos dedesinfeccin. Cabe mencionar que la filtracin rpida elimina aproximadamente el80% de estas bacterias coliformes en tanto que la lenta logra niveles de potabilidad,aunque esta ltima trabaja a velocidades mucho menores a las utilizadas en elproceso en estudio.

4.1.3. Limitaciones de los indicador

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