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CAUDALES Y CONTAMINACIN
EN SISTEMAS DE SANEAMIENTO
2.1.- ESTIMACIN DE CAUDALES DE ABASTECIMIENTO Y DE AGUAS
RESIDUALES EN AGLOMERACIONES URBANAS 2.1.1.- Caudales de
abastecimiento 2.1.2.- Caudales en los sistemas de saneamiento en
tiempo seco 2.1.3.- Variaciones diarias y estacionales de los
caudales de aguas de abastecimiento y de las aguas residuales.
2.2.- CONTAMINACIN DE LAS AGUAS RESIDUALES 2.2.1.- Introduccin
2.2.2.- Cargas de contaminacin de las aguas residuales urbanas
2.2.3.- El concepto de habitante equivalente 2.2.4.- Contaminacin
de las aguas de escorrenta urbana 2.2.5.- Variacin temporal de la
contaminacin de las aguas residuales 2.2.6.- Restricciones de
vertido al alcantarillado
2.3.- DOTACIONES Y PERIODO DE PROYECTO
2.1.- ESTIMACIN DE CAUDALES DE ABASTECIMIENTO Y DE AGUAS
RESIDUALES EN AGLOMERACIONES URBANAS Se entiende por aguas de
abastecimiento aquellas que son distribuidas mediante una red de
conductos, generalmente a presin, con el fin de ser usadas por la
poblacin de una aglomeracin urbana. Los usos pueden ser de muy
diferentes tipos: uso en los hogares, en la industria, para riego,
para limpieza de calles, etc. Por una red de abastecimiento puede
circular tanto agua potable como, excepcionalmente, agua
sanitariamente permisible, pero nunca agua no potable. Se entiende
por aguas residuales urbanas aquellas que circulan por las redes de
alcantarillado de los ncleos urbanos, generalmente en lmina libre,
y que son el resultado de la mezcla de las aguas residuales
domsticas (ARD), de aguas residuales industriales (ARI), de aguas
de infiltracin y, en funcin del tipo de red de alcantarillado, de
aguas de escorrenta superficial urbana o aguas pluviales. Las redes
de alcantarillado pueden ser unitarias o separativas. Cuando la red
es unitaria todos los tipos de aguas anteriormente citados circulan
por los mismos conductos. Si la red es separativa es necesario que
exista una red que reciba las aguas pluviales. Las aguas residuales
industriales que aparecen en los sistemas de alcantarillado urbano
suelen proceder de industria de mediano y pequeo tamao, que se
encuentra dentro de los cascos urbanos. Cuando existen polgonos
industriales, o la industria es muy grande, se suele disponer de
redes especiales para sus aguas, que normalmente son tratadas en
estaciones de depuracin de aguas residuales industriales
(EDARI).
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2.1.1.- Caudales de abastecimiento En la redaccin y clculo de
cualquier proyecto de abastecimiento o de saneamiento es necesario
tener un conocimiento lo ms preciso posible de la cantidad de agua
que va a ser necesario tratar y abastecer, o conducir a travs de la
red de alcantarillado y depurar. Para obtener este dato es
necesario disponer de dos informaciones bsicas: la cantidad de
poblacin a abastecer, o sanear, y la dotacin por persona y da
(consumo diario per cpita). Esta dotacin de abastecimiento por
persona y da estar, lgicamente, directamente relacionada con la
generacin de aguas residuales. Estos dos datos no van a ser
constantes durante la vida til del proyecto sino que dependern de
la variacin tanto de la poblacin como de otras actividades
consumidoras de agua. Tambin dependern de la variacin en el tiempo
de los hbitos que afectan a la necesidad de agua de cada persona,
colectivo actividad. Cuando se realiza una estimacin de caudales,
ya sea en abastecimiento o en saneamiento, es habitual trabajar con
valores medios de consumo de agua potable o de generacin de aguas
residuales. El clculo para conocer el consumo diario per cpita de
una poblacin consiste en dividir el consumo global anual de una
aglomeracin urbana entre el nmero de habitantes y entre los 365 das
de ao. El valor que se obtiene es un consumo medio per cpita. El
agua que se suministra a una aglomeracin urbana, cuyo supuesto
destino ltimo principal son las personas, en realidad se distribuye
para numerosos tipos de consumos:
Consumo domstico: Incluye el suministro de agua a las viviendas,
hoteles, etc. Su valor oscila en funcin del nivel de vida de los
consumidores. Son valores habituales los que oscilan entre 50 y 200
litros por habitante y da (L/hab.d). Suele representar un 50% del
volumen total que se abastece.
Consumo comercial: Representa el agua que se abastece a los
comercios,
tiendas, bares y oficinas. Viene a representar un 15%, como
mximo, del agua abastecida.
Consumo industrial: Agua abastecida a las pequeas industrias o
talleres
que se encuentran inmersas en el casco urbano. La cantidad de
agua a servir a una industria se suele estimar a partir de su
superficie y del tipo de productos que elabore y procesos que
utilice. Las grandes industrias o bien poseen abastecimientos
propios o mantienen contratos especiales con las empresas
suministradoras.
Consumo en edificios pblicos: Hace referencia al consumo de agua
que
se produce en escuelas, ayuntamientos, crceles, equipamientos
deportivos, etc.
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Consumo municipal: Integra todo el gasto de agua que se realiza
cuando se lavan las calles, se limpian alcantarillas, se riegan los
jardines, etc. En este apartado debe incluirse el agua utilizada
para apagar incendios, que si bien no representa un excesivo gasto
en el monto anual, si lo es durante el apagado de los fuegos y
puede representar prdidas importantes de presin en la red. Si el
abastecimiento es pequeo hay que tener muy en cuenta los posibles
volmenes que se pueden llegar a consumir durante un incendio.
Prdidas en la red: El agua perdida por fugas a lo largo de la
red de
distribucin o en los depsitos. Las redes de las ciudades son muy
densas y muchas son muy antiguas. Las prdidas son inevitables. La
magnitud de estas prdidas se reduce mediante fuertes inversiones en
renovacin de la red y en un adecuado mantenimiento.
En este apartado se suele incluir los consumos denominados "no
computados". En este tipo se incluyen los errores de lectura en los
contadores, bombas y conexiones no autorizadas. Este consumo viene
a representar normalmente entre un 10 y 25 % del total de agua
suministrada.
Factores que afectan al consumo:
Tamao de la aglomeracin urbana: El nmero de habitantes influye
de
forma directa sobre el consumo. Una gran ciudad lleva asociados
consumos importantes diferentes a los domsticos. El riego de
jardines y parques, la cantidad de comercios e industrias que
posea, mayor extensin de la red con mayores posibilidades de fugas,
etc., induce a dotaciones per cpita mayores.
Nivel de vida: El aumento del nivel de vida tiende a aumentar
los
consumos. En el mbito domstico se empiezan a utilizar con mayor
frecuencia los lavavajillas, se utilizan trituradores de basura, el
aseo es ms frecuente, etc. Una ciudad con mayor nivel de vida
dispone de ms parques y jardines que regar, a los que hay que aadir
los espacios verdes privados si la poblacin se distribuye en
viviendas unifamiliares.
Nivel de industrializacin de la ciudad: La industria, en funcin
de los
procesos de produccin que incorpore tendr ms o menos necesidad
de agua. La tendencia es a utilizar la menor cantidad posible de
agua. Hay que tener en cuenta que el volumen de industria no tiene
nada que ver con la cantidad de poblacin y que la estimacin de
necesidades es diferente. Cuando se realiza un plan de
abastecimiento habr que considerar si hay polgonos industriales
previstos en los planes de urbanismo.
Calidad de la red de distribucin. Las fugas en una red de
distribucin
estn muy condicionadas por los materiales de las conducciones,
el tipo de juntas utilizadas, las tcnicas de puesta en obra, etc.
Hay materiales que envejecen ms lentamente, que son ms flexibles
ante asentamientos, etc.
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Clima: En regiones ridas o en pocas de calor se incrementa el
uso del
agua. Se emplea agua para regar los jardines, el consumo
domstico aumenta como consecuencia del aumento del nmero de baos,
el consumo pblico tambin aumentar por regar las calles, etc. En
invierno, la eliminacin de la nieve mediante agua puede incrementar
los consumos.
Limpieza viaria: Hay ciudades que tienen por costumbre el baldeo
de calles
como sistema de limpieza, frente a las opciones de barrido o
aspiracin. Turismo: Normalmente los clculos de dotaciones se
realizan respecto a la
poblacin censada, sin embargo con el turismo aparece una punta
de consumos estacional. Esta punta es mejor estudiarla de forma
independiente.
Tipo de control sobre el consumo: Si en un abastecimiento no se
mide el
consumo entonces existe desconocimiento sobre la cantidad de
agua que se suministra y la forma en que se gasta. Si no hay
control se cae en el derroche del recurso con gran facilidad.
A continuacin se presentan diversas referencias y valores
recogidos de diferentes fuentes que permiten tener un orden de
magnitud de las dotaciones de abastecimiento en funcin de
diferentes usos. En 1975 se publicaron en Espaa las Normas para la
Redaccin de Proyectos de Abastecimiento y Saneamiento de
Poblaciones, N.R.P.A.S.P., (M.O.P.U., 1975). Estas normas apuntaban
que las dotaciones de abastecimiento (incluidas prdidas) seran,
salvo justificacin en contra, los valores que se establecen en la
tabla que se presenta a continuacin.
Tabla 1.- Dotaciones de abastecimiento de agua de las
N.R.P.A.S.P (MOPU, 1975)
POBLACIN (hab)
DOTACIN (L/habd)
< 1000 100 1000 6000 150 6000 12000 200 12000 - 50000 250
50000 - 250000 300
> 250000 400
Estos datos, a pesar de tener ms de 25 aos, son perfectamente
vlidos en la actualidad. La norma recomendaba un aumento anual
acumulativo del 2% de la dotacin asignada a la poblacin de hecho.
Por otra parte, en la elaboracin del Plan Hidrolgico Nacional y los
Planes Hidrolgicos de Cuenca se establecieron, a travs de las
Instrucciones y Recomendaciones Tcnicas Complementarias para la
Elaboracin de los Planes Hidrolgicos de Cuencas
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Intercomunitarias (O.M. de 24 de Septiembre de 1992, B.O.E. 249
de 16 de octubre), las dotaciones futuras para diferentes
horizontes, tal como aparecen en las tablas siguientes. Estas
dotaciones incluyen las prdidas en conducciones, depsitos y
distribucin; se refieren, por lo tanto, al punto de captacin o
salida de embalses, es decir, a volmenes suministrados.
Tabla 2.- Poblacin permanente (primer horizonte: ao 2002)
POBLACIN ABASTECIDA POR EL SISTEMA
(MUNICIPIO, REA METROPOLITANA, ETC.)
ACTIVIDAD INDUSTRIAL COMERCIAL
ALTA MEDIA BAJA Menos de 10.000 270 240 210 De 10.000 a 50.000
300 270 240 De 50.000 a 250.000 350 310 280 Ms de 250.000 410 370
330
Tabla 3.- Poblacin permanente (segundo horizonte: ao 2012)
POBLACIN ABASTECIDA POR EL SISTEMA
(MUNICIPIO, AREA METROPOLITANA, ETC.)
ACTIVIDAD INDUSTRIAL COMERCIAL
ALTA MEDIA BAJA Menos de 10.000 280 250 220 De 10.000 a 50.000
310 280 250 De 50.000 a 250.000 360 330 300 Ms de 250.000 410 380
350
Tabla 4.- Dotaciones mximas en litros por plaza y da de poblacin
estacional
ESTABLECIMIENTO DOTACIN Camping 120 Hotel 240 Apartamento 150
Chal 350
El Plan Hidrolgico de Galicia Costa, en su Artculo 2.6, recoge
las dotaciones presentadas en las tablas anteriores y aade un
escaln ms de poblacin en sus valores inferiores. Concretamente,
establece valores de dotaciones desde 0 a 2000 habitantes y desde
2000 hasta 10000; para el rango de 2000 a 10000 el P.H. de Galicia
Costa mantiene los valores de las directrices para aglomeraciones
de menos de 10000 habitantes, y para poblaciones menores de 2000
hab. establece las siguientes dotaciones:
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Tabla 5.- Dotaciones para poblaciones menores de 2000 h.
establecidas en el P.H. Galicia Costa.
POBLACIN ABASTECIDA POR
EL SISTEMA (MUNICIPIO, REA
METROPOLITANA, ETC.)
ACTIVIDAD INDUSTRIAL COMERCIAL
Primer horizonte: 2002 ALTA MEDIA BAJA Menos de 2000 210 195 180
Segundo horizonte: 2012 Menos de 2000 230 220 205 El Instituto
Nacional de Estadstica de Espaa public en 1999 las Estadsticas del
Agua. En este documento se presentaban los resultados de la
Encuesta sobre suministro y tratamiento del agua, uso del agua en
el sector agrario y uso del agua en la industria, correspondientes
al ao 1999. Son de inters los datos sobre agua abastecida y prdidas
en la red de distribucin, tanto a nivel nacional como por
comunidades autnomas a lo largo de diferentes aos.
Tabla 6.- Indicadores sobre el agua a nivel nacional (I.N.E.,
1999)
Indicadores (L/habd) 1996 1997 1998 1999 Agua abastecida 215 225
235 246 Prdidas de agua en red 54 60 63 67 % de agua perdida 20 21
21.1 21.4
Tabla 7.- Indicadores sobre el agua por comunidades autnomas en
1999(I.N.E., 1999).
ABASTECIMIENTO PRDIDAS DE
AGUA % DE
PRDIDAS ANDALUCA 239 55 18.6 ARAGN 239 144 37.6 ASTURIAS 203 55
23.3 BALEARES 231 69 22.9 CANARIAS 222 64 22.3 CANTABRIA 319 74
22.5 CASTILLA Y LEN 276 80 17.8 CASTILLA-LA MANCHA 251 44 14.9
CATALUA 275 77 21.8 C. VALENCIANA 241 107 30.9 EXTREMADURA 173 39
18.3 GALICIA 241 36 13.0 C. DE MADRID 252 43 14.5 R. DE MURCIA 166
45 21.4 C.F. NAVARRA 267 45 14.5 PAIS VASCO 231 96 29.4 LA RIOJA
417 54 11.4 CEUTA Y MELILLA 176 90 33.9
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A continuacin se presentan datos de consumos domsticos segn los
diferentes usos especficos del agua de abastecimiento:
Tabla 8.- Consumos domsticos (URALITA, 1996)
Tipo de consumo L/habda Bebida 2 Preparacin de alimentos
(cocina) 3 Aseo personal diario 20 Limpieza de casa, comprendida
vajilla 12 Lavado de ropa 13 Water 10 Baos 300 litros por bao
Duchas 50 litros por ducha
Tabla 9.- Centros con colectivos (URALITA, 1996)
Tipo de centro Consumo Colegios y cuarteles 20 L/hab.da
Hospitales 150 L/hab.da Baos pblicos 4000 L/cabina.da Lavaderos
pblicos 1200 L/plaza
Tabla 10.- Servicios municipales (URALITA, 1996)
Tipo de servicio Consumo Riego de calles 1 a 1.5 L/m2 Jardines
pblicos 200 a 250 L/m2.ao Limpieza de mercados 5 L/m2.da Limpieza
de matadero (ganado grande) 300 L/cabeza Limpieza de matadero
(ganado pequeo) 150 L/cabeza Retretes pblicos 60 L/plaza.hora
Urinarios pblicos 200 L/plaza.hora Boca de incendio (corriente) 4 a
5 L/s Limpieza de alcantarillado 1200 a 4800 litros pozo y da
(del orden de 2 a 20 l/hab.da)
En el caso de que sea necesario estudiar el abastecimiento de
una poblacin rural puede ser necesario tener en cuenta los consumos
de agua de animales o granjas.
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Tabla 11.- Consumos de agua para necesidades de granjas
(URALITA, 1996)
Clase de animal L/da Caballera de trabajo 45 Vacas
Sin produccin de leche 40 Produccin de leche 10-30 L/da 30-80
Produccin de leche 35 L/da 90
Bueyes Racin de mantenimiento 15 Racin de engorde 30
Cerdos Peso 15 Kg 2-4.5 Peso 15-55 Kg 4-12 Peso 90-155 Kg 14
Cerdas criando 14-23
Ganado lanar Alimentacin con pastos secos 2-6 Alimentacin heno,
races y granos 0-2.5 Alimentacin piensos salados 7
Pollos y pavos 1-15 En estabulacin de ganado mayor por
limpieza
50-70
Son de inters tambin los valores adoptados en el Plan Hidrolgico
de Galicia Costa de dotacin por cabeza y da de ganado. Tabla 12.-
Valores de dotaciones para ganado establecidas en el P.H. de
Galicia Costa. Estabulada No estabulada Vacuno de leche 120 L/c.d
100 L/c.d Res mayor (ags vacn de leite) 90 L/c.d 80 L/c.d Ovino y
caprino 15 L/c.d 10 L/c.d Porcino 50 L/c.d Conejos y similares 3
L/c.d Aves 0.5 L/c.d A la hora de estimar el caudal futuro en una
obra de abastecimiento o saneamiento se debe tener en cuenta la
posible variacin evolucin de las dotaciones. Para describir la
evolucin de los consumos se utiliza un modelo del tipo:
D D rt oT
= +.( )1 En donde D0 es la dotacin en el momento de la redaccin
del proyecto, tomado de cualquiera de las tablas anteriores o la
cifra que se adopte justificadamente, T es el tiempo en aos para el
que se realiza la proyeccin, y r es la tasa de variacin. La
N.R.P.A.S.P. aconseja un valor de r del 2% (0.02). El valor que
aconseja la Norma es de los aos 70, y la evolucin ha sido ms
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lenta en realidad. Por lo tanto, lo lgico es adoptar tasas
menores del 2%; son valores habituales entre 0.5% y 1%. En Espaa,
salvo ciudades muy industrializadas como Bilbao con 600 L/hd o
Madrid con 450 L/hd, se mantienen dotaciones por debajo de los 450
L/hd. Las N.R.P.A.S.P. establecen un lmite mximo de 600 L/hd, que
ya es un valor muy alto. Debido, entre otros factores, a la poltica
de ahorro de agua, los valores mximos de la dotacin se consideran
hoy en da menores que los que fijaba las N.R.P.A.S.P. As, en la
elaboracin de los Planes Hidrolgicos de Cuenca, como ya se ha
visto, se han fijado valores mximos de dotaciones futuras en el
orden de los 400 L/hd. Abastecimiento de agua a la industria En
determinados proyectos es necesario proceder a realizar una
estimacin de los caudales que puede consumir una determinada zona
industrial. El problema se puede enfocar desde dos puntos de vista:
el anlisis industria a industria (siempre de inters si hay alguna
industria predominante en consumo de agua), y la realizacin de
estimaciones ms generales asociadas a la superficie industrial ya
ocupada o planificada (que se pueda instalar en un futuro). En la
industria los consumos son muy variados. Depende del tipo de
producto que fabrique, de su actividad o del tipo de procesos que
utilice. Las unidades caractersticas son del tipo litros por unidad
de produccin y da, litros por metro cuadrado y da, litros por nmero
de operarios y da, etc. Se suele recurrir a la estimacin en detalle
de los caudales de abastecimiento de las industrias ms importantes
y del resto el clculo se realiza a partir del tipo de actividad o
nmero de operarios, o cualquier otro tipo de magnitud
caracterstica. Se puede diferenciar entre el caudal para usos en
proceso y el de usos asimilables a domsticos por parte de los
operarios. Para la preparacin del Plan Hidrolgico Nacional (P.H.N.)
se propusieron los siguientes valores para el caso de industria
conocida.
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Tabla 13.- Dotaciones de demanda industrial (*)
(cifras en metros cbicos por empleado y da) Primer y segundo
horizonte
SECTOR Dotaciones Refino petrleo 14.8 Qumica Fabricacin de
productos bsicos, excluidos los farmacuticos Resto
16.0 5.9
Alimentacin: Industrias, alcoholes, vinos y derivados de harina
Resto
0.5 7.5
Papel: Fabricacin de pasta de papel, transformacin papel y cartn
Artes grficas y edicin
20.3 0.6
Curtidos 3.3 Material de construcciones 2.7 Transformados del
caucho 1.8 Textil: Textil seco Textil ramo del agua
0.6 9.2
Transformados metlicos 0.6 Resto 0.6 En el caso de gran nmero y
variado tipo de industrias, o en el caso de polgonos o parques
industriales todava no ocupados, se suele asignar una dotacin por
hectrea. Estos valores suelen aplicarse a superficies brutas de
industria, es decir, considerando viales, zonas ajardinadas,
aparcamientos, etc. Por ejemplo, las N.R.P.A.S.P. apuntan un valor
de 1.5 L/sHa. En el Plan Nacional de Inters Comunitario de Asturias
(desarrollado por la Confederacin Hidrogrfica del Norte) se
asignaron valores de 500 L/operarioda y 1.5 L/sHa. Ambos son
valores relativamente altos de consumo. Para la preparacin del Plan
Hidrolgico Nacional (P.H.N.) se adoptaron valores para los nuevos
polgonos industriales de 4000 m3/Haao, que equivale a 0.13 L/sHa
aproximadamente. 2.1.2.- Caudales en los sistemas de saneamiento en
tiempo seco Los valores de dotaciones de abastecimiento son tiles
para el clculo de los caudales medios de aguas residuales durante
el tiempo seco. Se considera que a la red de alcantarillado llega
del orden del 80 % del agua abastecida. Butler (2000), cita como
referencia valores de retorno a la red de alcantarillado de un 95%
de agua abastecida, en Gran Bretaa, y de un 60% en Estados Unidos.
En climas clidos, con lluvias escasas, el agua retornada a la red
de alcantarillado puede ser de slo el 40 %. Dotaciones para aguas
residuales domsticas En la bibliografa se pueden encontrar
diferentes recomendaciones para el clculo de los caudales de
saneamiento Para el clculo de los caudales de saneamiento las
N.R.P.A.S.P. consideran los mismos caudales que los apuntados para
abastecimiento.
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En las Recomendaciones para redes de alcantarillado de la
Asociacin Espaola de Abastecimiento y Saneamiento (AEAS, XXXX) se
indica que para evaluar los caudales de aguas residuales se tome
como base de clculo las dotaciones previstas para el
abastecimiento. El mbito de aplicacin de estas recomendaciones
concierne a la recogida y transporte de aguas pluviales y/o
residuales hasta su evacuacin en el medio receptor (estacin
depuradora, cauce fluvial, mar, etc.).
Tabla 14.- Valores recomendados por la AEAS para el clculo de
caudales medios de aguas residuales.
TIPOS DE CONSUMOS DOTACIN UNIDADES
CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES DOMSTICAS Pequeas poblaciones
rurales 100 L/hab.da Poblaciones establecidas con instalaciones
sanitarias usuales
130 L/hab.da
CONSUMO INDUSTRIAL Polgonos industriales 40-70 m3/Ha.da Ciudades
poco industrializadas 5-15 L/hab.da Ciudades medianamente
industrializadas 15-40 L/hab.da Ciudades industrializadas 40-80
L/hab.da
CONSUMOS DE EDIFICIOS PBLICOS Dotacin por edificio
Centros comerciales o locales pblicos 10-20 L/persona.da
Hospitales 500-1500 L/cama.da Oficinas 30 L/m2 Oficinas 55-100
L/persona.da Colegios 75-125 L/alumno.da Mercados 125-750
L/puesto.da Hoteles 4 y 5 estrellas 350-800 L/plaza.da Hoteles 3
estrellas 200-250 L/plaza.da Hoteles 1 y 2 estrellas 150-300
L/plaza.da
Dotacin en funcin del nmero de habitantes Hospitales 2.5 L/habda
Colegios 1 L/habda Hoteles 3 L/habda Piscinas, baos, etc. 2 L/habda
Mercados 2 L/habda
Caudales de riego y limpieza en calles Dotacin unitaria
Limpieza de viales 1-1.5 L/m2da Riego de jardines 2-4 L/m2da
Dotacin en funcin del nmero de habitantes Limpieza de viales 3
L/habda
La norma alemana ATV-118 para el clculo hidrulico de
alcantarillado unitario y separativo (1977, revisada en 1984)
recomienda los siguientes valores de dotaciones de aguas residuales
domsticas en zonas residenciales (zonas con poca actividad
comercial y/o industrial que consuma cantidades normales de
agua):
Tabla 15.- Produccin de aguas residuales domsticas (ATV 118)
Tamao de la aglomeracin en habitantes
Dotaciones (L/habda)
(valor medio mximo anual) < 5000 150
5000 10000 180 10000 50000 220 50000 250000 260
> 250000 300
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La norma ATV-118 indica tambin que para casos especficos, como
el dimensionado de depuradoras de aguas residuales, hay que emplear
valores diferentes a los de la tabla anterior. Es decir, que su
mbito de aplicacin es el clculo hidrulico de conducciones. Como
valores de dotaciones de efluentes de aguas residuales para pequeos
ncleos de poblacin pueden presentarse los valores adoptados para el
Plan Director de Saneamiento de los Ncleos Actualmente Aislados de
la Red de Saneamiento de la comarca abarcada por el Consorcio de
Aguas en Vizcaya.
Tabla 16.- Dotaciones para pequeos ncleos
Poblacin Dotacin (L/hab.d) < 50 100 < 125 120 < 400 150
> 400 200
La norma europea EN-752-4 sobre Sistemas de desages y de
alcantarillado exteriores a edificios (1997), presenta en su anexo
B los siguientes valores de agua residual con origen domstico:
Tabla 17.- Caudales de aguas residuales domsticas (EN-752-4)
Pas
Caudal (L/habda)
Comentario
Austria 200 a 400 Sin tener en cuenta la infiltracin
Dinamarca 150 a 250 Debe aadirse de un 50% a un 100% para tener
en cuenta la infiltracin.
Francia 150 a 200 Alemania 150 a 300 En funcin del estado y
edad
del sistema sanitario. Los valores no tienen en cuenta la
infiltracin
Portugal 120 a 350 Suiza 170 a 200 Reino Unido 150 a 300 El
mbito de la norma EN-752-4 son los sistemas de alcantarillado desde
el punto de entrada del agua residual hasta la descarga en una EDAR
o medio receptor. La norma britnica BS-8005 Parte 1 Guas para la
construccin de nuevos alcantarillados recomienda, cuando no se
dispone de datos de dotaciones, utilizar un valor de 220 L/habda
(basndose en 200 litros de agua procedente de abastecimiento ms un
10 % de infiltracin) para estimar el caudal medio de aguas
residuales (domsticas + industriales) en tiempo seco para el diseo
hidrulico de un alcantarillado separativo.
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Aguas residuales industriales La norma ATV-118 asigna los
siguientes valores para el clculo de los caudales de aguas
residuales industriales y/o comerciales:
Tabla 18 .- Caudales de aguas residuales
industriales/comerciales
Tipo de industria y/o comercio
Dotacin (L/sHa)
Bajo consumo de agua 0.5 Consumo medio de agua 1 Alto consumo de
agua 1.5
Si no se dispone de informacin sobre el tipo de industria y/o
comercio que se va a instalar, la norma ATV 118 recomienda un valor
de 1 L/sHa como caudal de aguas residuales debidas a estas
actividades. En Gran Bretaa, Butler (2000), recomienda que la
estimacin de caudales de diseo de origen industrial se realice con
los siguientes valores:
Tabla 19.- Caudales de aguas residuales industriales
Categora Caudal (L/sHa) Gestin convencional Gestin
optimizada
Industria ligera 2 0.5 Industria media 4 1.5
Industria pesada 8 2 La norma britnica BS-8005 Sewerage, Parte
1, para el caso de un desarrollo industrial futuro en el que se
desconozca el tipo de industria a establecerse, recomienda un valor
de 2 L/sHa de aguas residuales para industrias con consumo normal
de agua y de 4 L/sHa en el caso de industrias de elevado consumo o
instaladas en aglomeraciones pequeas. Infiltracin En el clculo de
los caudales de una red de saneamiento es necesario tener en cuenta
tambin las aguas de infiltracin. Aguas de infiltracin son aquellas
que proceden del subsuelo y penetran en la red de alcantarillado a
travs de las juntas, tuberas defectuosas, conexiones y paredes de
pozos de registro. La presencia de agua con un nivel fretico
elevado produce infiltraciones en las alcantarillas aumentando la
cantidad de aguas residuales. En la norma ATV 118 tambin se
considera infiltracin las conexiones clandestinas de vertidos as
como el acceso de aguas superficiales a travs de pozos de registro
en redes separativas. La calidad de los materiales de la red y el
grado de mantenimiento son factores que determinan la importancia
de las infiltraciones. La infiltracin puede oscilar entre 0.01 y
1.0 m3/dmm-km (metros cbicos da por milmetro de dimetro de tubera
por kilmetro), e incluso ms. El nmero de milmetros-kilmetros de
una
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red es la suma de los productos de los dimetros de las
alcantarillas, expresados en milmetros, por las longitudes
expresadas en kilmetros de las alcantarillas correspondientes a
esos dimetros. La norma ATV 118 recomienda para el diseo hidrulico
del alcantarillado emplear un caudal de aguas de infiltracin igual
al 100 % el caudal de agua residual de tiempo seco (domstico +
comercial/industrial), pero permite utilizar otros valores si se
dispone informacin complementaria. Como ya se indic previamente, la
norma britnica BS-8005 Sewerage, Parte 1, recomienda un caudal de
infiltracin equivalente al 10 % del caudal medio de aguas
residuales (domsticas+industriales). La ATV 128 (1992), Estndares
para el dimensionado y diseo de estructuras para aguas de tormenta
en alcantarillados unitarios, propone valores de infiltracin de
0.15 L/s por Ha impermeable. En la bibliografa se pueden encontrar
algunas expresiones ms especficas para el clculo de la infiltracin.
Estas expresiones tienen en cuenta el rea servida por los
colectores (en metros cuadrados) o ramales que, multiplican por un
coeficiente dependiente del tipo de red (nueva o ya
construida):
a) Redes construidas:
rea < 100.000 m2 510773.5 =K
rea > 100.000 m2 ))21.9)((164.0(510422.8 = reaLneK b) Redes
nuevas:
rea < 405.000 m2 510646.1 =K
rea > 405.000 m2 ))21.9)((30.0(510998.4 = reaLneK La Norma EN
752-3 (1996) seala que si existe riesgo de entrada de aguas no
previstas y ajenas a las acometidas y colectores se llevarn a cabo
investigaciones para determinar el alcance de este riesgo. 2.1.3.-
Variaciones diarias y estacionales de los caudales de aguas de
abastecimiento y de las aguas residuales. En apartados anteriores
se han revisado una serie de metodologas para determinar el caudal
medio de aguas de abastecimiento y de aguas residuales urbanas, sin
embargo, hace falta tener en cuenta tanto las variaciones de caudal
a lo largo del da como las que se producen a lo largo del ao. Las
variaciones entre das a lo largo de un ao pueden ser del orden de
1.4 veces la dotacin media diaria en ciudades normales, pudiendo
oscilar entre 1.2 y 1.8. Esta variacin depende fundamentalmente de
las estaciones del ao.
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Durante el da la variacin de los consumos es muy importante. La
generacin de aguas residuales acompaa a las actividades que la
poblacin realiza a lo largo del da. Se han de esperar consumos
bajos durante la noche (caudal mnimo) y un par de puntas a la hora
de las comidas ms importantes: la comida (ms intensa) y la
cena.
Hidrogramas medios
00,20,40,60,8
11,21,41,61,8
2
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00
Hora
Cau
dal
Promedio de Caudal Fin de semana Laborable
Figura 1.- Curva de variacin diaria de caudales de aguas
residuales en la subcuenca Arroyo del Fresno (190.000 hab.),
Madrid. (PROMEDSU, 2001)
Hidrogramas medios
020406080
100120140160180200
0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00
Hora
Cau
dal (l
/s)
Promedio de Caudal Fin de semana Laborable
Figura 2.- Curva de variacin diaria de caudales de aguas
residuales de verano en la subcuenca Triana (18.000 hab.), Sevilla
(PROMEDSU, 2001).
A la relacin entre los caudales mximo horario y medio horario se
denomina coeficiente punta de tiempo seco. Por ejemplo, para
dimensionar las tuberas de abastecimiento se debe tomar la mxima
punta horaria diaria del ao. Interesa el mximo anual, no slo el
mximo caudal horario de un da, por lo que la relacin ser la
siguiente:
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Cpconsumo horario mximo anual
consumo medio horario anual=
La N.R.P.A.S.P. aconseja un valor Cp de 2.4, salvo justificacin
en contra; este es un valor igualitario sin distinciones de ningn
tipo. Sin embargo, la variacin de los caudales a lo largo del da
puede adoptar diferentes formas segn las costumbres,
infraestructura de cada poblacin y, sobre todo, del tamao de la
poblacin. En la siguiente figura se presentan 3 curvas de generacin
de agua residual para diferentes tamaos de poblacin en Francia.
Figura 3.-Distribucin de caudales de aguas residuales en tres
rangos de poblacin (Coste, 1980; citado por Collado, 1991)
Segn estudios del Canal de Isabel II (Madrid), los valores del
Cp segn el tamao de la poblacin deben ser los siguientes:
Tabla 20.- Coeficientes punta en funcin de la poblacin
Cp TAMAO DE POBLACIN (hab)
18.5 40 10.5 80 5.5 200 4 400 3 1000
2.6 2000 2.5 4000 2.4 6000 1.9 >100000
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Conforme la poblacin es mayor la simultaneidad del consumo de
agua aumenta, aumentando el caudal medio base y, por lo tanto,
disminuye el coeficiente punta. En la figura siguiente se
representa el valor del coeficiente punta para un rango de poblacin
de 50 a 12.000 habitantes. Puede observarse que en poblaciones
menores de 1000 habitantes el caudal mximo oscila entre 6 y 9 veces
el caudal medio.
Figura 4.- Variacin del coeficiente punta con la poblacin (
Eric, 1988; citado por Collado, 1991)
Incluso debe hacerse una estimacin de otro tipo de variaciones:
estacionales, ciudades dormitorio, turismo, actividades regionales
o locales, etc. Por ejemplo, Neila, pequea poblacin de 925
habitantes situada en el Espacio Natural de Sierra de La Demanda
(Burgos), en verano presenta una variacin de caudal horario a lo
largo del da de la forma siguiente:
1
2
3
4
9:00 12:00 15:00 18:00 21:00tiempo, h
cau
dal ,
L/
s
DomingoLunes
Figura 5.- Variacin horaria de caudal en Neila (Burgos) en un da
de verano (Surez y Jcome, 1999)
Seguidamente se presenta tabulada una revisin bibliogrfica sobre
coeficientes punta.
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Tabla 21.- Revisin de frmulas de clculo de coeficientes punta de
caudal (Tejero et al., 2001)
TIPO DE FRMULAS CAUDAL PUNTA CAUDAL MNIMO COMENTARIOS SEGN LA
POBLACIN p = poblacin en miles de
habitantes Giff (1945) citado por Munksgaard y Young (1980)
Tchabanouglous, T. (1985)
mpunta Qp
Q =6/1
5
Qp
Qmin m= 1 6
5
/
Qm = Caudal medio. Obtenido con datos de Johnson (1942) y Harmon
(1918), ms los de Metcalf y Eddy (1955), y los de Kessler y
Norgaard (1942). Vlida para poblaciones menores de 200.000
habitantes.
Bbit (1952)
mpunta Qp
Q =2.0
5
Vlida para 1 < p < 1000 P en miles de habitantes
Stanley y Kaufman, (1953) Atribuida a Harman (1918)
mpunta Qp
Q
++=4
141
mmin QQ = 5.0
Pierce and Maslanik, (1978)
Q pmax mensual = 0 011 0 0117. .
Q pmax horario = 0 046 0 099. .
Qmax en m3/s
Datos procedentes de 12 ciudades americanas con sistemas
separativo. Vlidas para ciudades entre 3500 y 30000 habitantes.
Fair and Geyer (1954)
mpunta Qp
pQ
+
++=4
181
Butler,2000
SEGN CAUDALES MEDIOS
Catal, (1988)
m
m
punta QQ
Q
+=
5.25.1
Qm en L/s. Recogida de la Instruccin francesa para aguas
residuales domsticas. Vlido para coeficiente punta menor de 4 Para
industriales coeficiente entre 2 y 3.
M.O.P.U. (1983)
m
m
punta QQ
Q
+=
25.0
575.215.1
Qm en m3/h
Confederacin Hidrogrfica del Norte
Para Qm< 2 L/s ( ) mmpunta QQQ = 80.051.5 Para Qm> 2 L/s (
) mmpunta QQQ += 275.062.21
ASCE MANUAL N 60 ( ) mmpunta QQQ = 073.0687.3 (contina
tabla)
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TIPO DE FRMULAS COMENTARIOS A PARTIR DE OBSERVACIONES
Ciudades de EE.UU. por Steel y McGhee, (1981)
Pequeas zonas residenciales ....... Qpunta = 2.25 . Qm
Zonas comerciales .......Qpunta = 1.5 . Qm
Ciudad con proporcin normal de comercio e industria.. Qpunta =
1.5 Qm
Coeficientes punta de consumo de agua. Hernndez, (1990)
Ciudades pequeas, rsticas, residenciales....... Cp = 2.4
Ciudades mayores de 100000 h. e industrializacin media...1.8Cp
2.4
Ciudades mayores de 800000 h. y fuertemente industrializ. 1.4Cp
1.8
Gaines (1989) 064.018.2 = QpuntaQ Caudal en L/s
WPCF WEF Manual of Practice N 8, (1977)
Cp entre 1.2 a 4 en comunidades menores de 1000 habitantes.
Cp entre 1.5 y 3 en comunidades entre 1000 y 10000
habitantes.
Cp del orden de 2 en comunidades mayores de 100000
habitantes
La AEAS (XXXX) recomienda utilizar los siguientes coeficientes
punta:
a) Coeficiente punta horario: Cp,h Cp,h = 1.4 en poblaciones con
abastecimientos de mayores de 107 m3/ao Cp,h = 1.8 en poblaciones
con abastecimientos inferiores a 0.3106 m3/ao El consumo citado de
107 m3/ao, para una dotacin de 250 L/habd, equivale a una poblacin
de unos 110.000 habitantes, mientras que el valor de 0.3 x 106
m3/ao equivale a una poblacin de unos 3.300 habitantes.
b) Coeficiente punta semanal: Cp,s Con valores comprendidos
entre 1.03 y 1.10
c) Coeficiente punta estacional o anual: Cp,est
Con valores comprendidos entre 1.35 y 1.45 La norma ATV-118
define un nico valor de caudal punta de 5 L/s por cada 1000
habitantes para el clculo hidrulico del alcantarillado. Sin
embargo, esto no implica que el valor del coeficiente punta sea
nico sino que depende del tamao de la poblacin y de la fraccin del
da con valores punta de caudal, tal como se aprecia en la siguiente
tabla:
Tabla 22.- Coeficientes punta para caudales de aguas residuales
domsticas (adaptada de ATV 118, 1977)
Tamao de la aglomeracin en
habitantes
Fraccin del da con valores
punta
Caudal punta (L/s1000
hab)
Dotaciones (L/habda)
(valor medio mximo anual)
Coeficientes punta
aproximados
< 5000 1/8 150 > 2.9 5000 10000 1/10 180 2.9 a 2.4
10000 50000 1/12 220 2.4 a 2 50000 250000 1/14 260 2 a 1.7
> 250000 1/16
Aprox. 5
300 < 1.7
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La norma europea EN-752-4 sobre Sistemas de desages y de
alcantarillado exteriores a edificios (1997), en su anexo B
presenta los siguientes valores de caudales punta de agua residual
con origen domstico:
Tabla 23.- Caudales punta domsticos de clculo
Pas Caudal punta de clculo Comentario Austria 8 L/s por cada
1000 habitantes Incluye un margen de 3 L/s para tener
en cuenta la infiltracin. Las alcantarillas se disean para media
seccin (los colectores de DN>500 lo son para tres cuartos de
seccin)
Dinamarca De 4 a 6 L/s por cada 1000 habitantes
Dependiendo del tamao del rea de captacin, excluyendo de un 50%
a un 100% para tener en cuenta la infiltracin.
Francia De 1.5 a 4 veces el caudal medio De 1.5 a 4.0 es el
coeficiente de punta, depende de la situacin de la alcantarilla, de
su pendiente, su tamao y del tamao de la localidad.
Alemania 5 L/s por cada 1000 habitantes
4 L/s por cada 1000 habitantes 200 L/habd
Para el clculo de alcantarillado. Se tienen en cuenta
infiltraciones y caudales no calculados.
Para el clculo de estaciones de tratamiento y para el
tratamiento de aguas de avenida de tormentas.
Portugal De 2 a 5 veces el caudal medio. Suiza De 6 L/s a 7 L/s
por cada 1000
habitantes Se emplean a menudo caudales de 8 L/s a 10 L/s por
cada 1000 habitantes para tener en cuenta los caudales de agua
debidos a actividades industriales.
Reino Unido Por encima de 6 veces el caudal medio
Depende del rea de captacin. Se tiene en cuenta la infiltracin.
Vlido para pequeas cuencas.
ESTUDIO COMPARATIVO DE FRMULAS DEESTUDIO COMPARATIVO DE FRMULAS
DEESTUDIO COMPARATIVO DE FRMULAS DEESTUDIO COMPARATIVO DE FRMULAS
DE
COEFICIENTES PUNTACOEFICIENTES PUNTACOEFICIENTES
PUNTACOEFICIENTES PUNTA
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
10 100 1000 10000 100000
Giff (1980)Hernndez, 1990)Stanley y Kaufman (1953)Catal
(1988)MOPU (1983)Canal YII
Figura 6.- Representacin grfica de los valores de diferentes
frmulas de clculo de
coeficientes punta.
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ESTUDIO COMPARATIVO DE FRMULAS DEESTUDIO COMPARATIVO DE FRMULAS
DEESTUDIO COMPARATIVO DE FRMULAS DEESTUDIO COMPARATIVO DE FRMULAS
DE
COEFICIENTES PUNTACOEFICIENTES PUNTACOEFICIENTES
PUNTACOEFICIENTES PUNTA
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
10000 30000 50000 70000 90000
Giff (1980)Hernndez, 1990)Stanley y Kaufman (1953)Catal
(1988)MOPU (1983)Canal YII
Figura 7.- Representacin grfica de los valores de diferentes
frmulas de clculo de coeficientes punta.
Como ya se ha comentado, es durante la noche cuando se producen
los caudales mnimos en las redes de alcantarillado. La AEAS
recomienda como caudal mnimo el caudal medio afectado de un
coeficiente de reduccin dependiente del tamao de la poblacin.
Tabla 24.- Coeficientes para el clculo de los caudales mnimos de
la AEAS.
Poblacin Coeficiente Entre 100.000 y 250.000 0.5 Entre 250.000 y
400.000 0.6
Ms de 400.000 0.7
En el momento de realizar el clculo de los caudales de aguas
residuales industriales tambin es necesario considerar un
coeficiente punta de variacin. Por ejemplo, las N.R.P.A.S.P.
apuntan un valor de 1.5 L/s.Ha, con un coeficiente punta de 3. Este
coeficiente punta quiere decir, aproximadamente, que en el polgono
slo se trabaja durante ocho horas al da. Este valor de la Norma es
muy elevado y pueden dar lugar a grandes sobredimensionamientos. La
Norma Alemana ATV-128, Standard for the dimensioning and desing of
stormwater structures in combined sewers, propone el siguiente
valor de coeficiente punta para las aguas residuales
industriales:
Cpindustrial= (24/horas jornada laboral) * (365/n de das
trabajados al ao) Para una industria que trabaje 8 horas al da y
220 das al ao el Cp es de 4.97. Una industria que trabaje 16 horas
al da y 220 das al ao tendra como Cp el valor de 2.5.
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2.2.- CONTAMINACIN DE LAS AGUAS RESIDUALES La contaminacin de
las aguas residuales urbanas procede, fundamentalmente, de las
aguas residuales domsticas y de las aguas residuales industriales.
Los excrementos humanos son responsables de una gran parte de la
contaminacin de las aguas residuales urbanas. Los adultos producen
del orden de 200 - 300 g de heces al da y del orden de 1 - 3 Kg de
orina al da. Las heces representan del orden de 25-30 g/hab.da de
DBO y la orina del orden de 10 g de DBO5/habda, que representan el
60% de los compuestos orgnicos que aparecen en las aguas
residuales. Tambin los excrementos son una fuente importante de
nutrientes. El 94% del nitrgeno orgnico del agua residual procede
de ellos. De ese porcentaje el 50% proviene de la orina (urea), qu
rpidamente se convierte por va aerobia o anaerobia en nitrgeno
amoniacal. Como ya se ha dicho anteriormente, aproximadamente el
50% del agua residual procede de origen humano. A las redes de
alcantarillado unitario puede que tambin se viertan lixiviados de
vertederos de residuos slidos urbanos (RSU). 2.2.1.- Habitante
equivalente Cuando la contaminacin que circula por la red de
alcantarillado procede de industrias o granjas, u otro tipo de
origen diferente al domstico, entonces las dotaciones de
contaminacin que se han definido anteriormente pueden resultar
inaplicables. Para poder trabajar con unidades homogneas a la hora
de estimar cargas de contaminacin se ha establecido el concepto de
habitante-equivalente (h-e). La Directiva 91/271/CEE de 21 de mayo
de 1991, sobre tratamiento de las aguas residuales urbanas, define
que 1 habitante-equivalente (1 h-e) aporta una carga orgnica
biodegradable con una demanda bioqumica de oxgeno de 5 das (DBO5)
de 60 g de oxgeno por da. A partir de este tipo de equivalencia es
posible expresar la contaminacin de una industria, una ciudad, una
granja, etc., para un contaminante dado, como si hubiera sido
producida por poblacin humana. Por ejemplo, si una persona o
habitante produce una contaminacin en DBO5 de 60 g/d, una industria
que vierte diariamente 60 Kg de DBO5, equivaldr a una poblacin de
100 h-e. Los kilos/da que vierte una determinada actividad se
calculan multiplicando los caudales por las concentraciones. En
este sentido se hablar de habitantes-equivalentes que trata una
determinada EDAR. En el caso de aguas residuales pecuarias, una
vaca equivale a 10 h-e, o un cerdo equivale a 3 h-e, en ambos casos
sobre la base de DBO5. Otra forma de expresar las cargas de
contaminacin que generan los animales es como gramos de
contaminante por cabeza por da (g DBO5/cabeza/d). En la industria
es normal hablar de carga de contaminante por unidad de produccin o
de carga por unidad de superficie (g/d/Ha).
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2.2.2.- Cargas de contaminacin en las A.R.U. Para estimar la
concentracin de los principales componentes de las aguas residuales
urbanas se suele utilizar una dotacin de contaminante. Las unidades
de estas dotaciones son gramos por habitante y da (g/habd) de
contaminante. En aguas residuales urbanas, sin una gran incidencia
industrial, se pueden adoptar las siguientes dotaciones de
contaminacin de DBO5 y SS expresadas en g/hab.d:
Tabla 25.- Aporte de DBO y SS segn el tipo de red y de poblacin
DBO5 SS
RED SEPARATIVA Zona residencial 50 50 Ncleo de poblacin 60 75
RED UNITARIA Ncleo de poblacin 75 90
La tabla anterior relaciona el aporte de contaminacin con el
tipo de alcantarillado y de poblacin. Se deduce de la tabla que una
zona residencial generar aguas residuales poco cargadas, ya que se
consume ms agua y se aporta menos contaminacin. No siempre se
relaciona la contaminacin domstica con el tipo de red de
saneamiento o el tamao o tipo de poblacin. Sin embargo, en la
literatura se pueden encontrar referencias que permiten, por
ejemplo, diferenciar el aporte de slidos orgnicos e inorgnicos. Es
el caso de las siguientes referencias que se presentan a
continuacin: Tabla 26.- Aporte diario per cpita de slidos y DBO5 en
las aguas residuales domsticas
(en gramos) (Fuente: Dewisme, 2001) Estado de los
slidos Inorgnicos Orgnicos Totales DBO5
Imhoff Fair-Geyer En suspensin 25 65 90 42 41 Sedimentables 15
39 54 19 16 No sedimentables 10 26 36 23 25 Disueltos 80 80 160 12
16 Totales 105 145 250 54 57
Tabla 27.- Nitrgeno y fsforo aportado por habitante y da
en las aguas residuales (Fuente: Dewisme, E., 2001) PARMETRO
DOTACIN
(g/habd) Nitrgeno amoniacal 3 a 10 NTK 6.5 a 13 Fsforo (PO4=) 4
a 8 Detergentes 7 a 12
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Tabla 28.- Contaminacin aportada por habitante y da en las aguas
residuales
(adaptada de Ainger et al, 1997, referida por Butler, 2000) TIPO
DE PARMETRO PARMETRO DOTACIN (g/habda)
FSICOS SLIDOS EN SUSPENSIN Voltiles 48 Fijos 12 SLIDOS TOTALES
60
QUMICOS DBO5 Soluble 20 Particulada 40 Total 60
DQO Soluble 35 Particulada 75 Total 110
COT 40
NITRGENO Orgnico 4 Amonio 8 Nitritos 0 Nitratos 0 Total 12
FSFORO Orgnico 1 Inorgnico 2 Total 3
Sulfatos 20 La tabla siguiente muestra la aportacin per cpita de
contaminacin en diferentes pases. Tabla 29.- Cargas per cpita de
contaminantes en diferentes pases (Fuente: Henze, 1995)
Dinamarca Brasil Egipto Alemania India Italia Suecia Turqua
Uganda USA MO y nutrientes (kg/hab.ao)
DBO5 20-25 20-25 10-15 20-25 10-15 18-22 25-30 10-15 20-25 30-35
SS 30-35 20-25 15-25 30-35 20-30 30-35 15-25 15-20 30-35 N-total
5-7 3-5 3-5 4-6 3-5 4-6 3-5 3-5 5-7 P-total 1.5-2 0.6-1 0.4-0.6
1.2-1.6 0.6-1 0.8-1.2 0.4-0.6 0.4-0.6 1.5-2 Detergentes 0.8-1.2
0.5-1 0.4-0.5 0.7-1.0 0.5-1 0.7-1 0.3-0.5 0.8-1.2
Metales (g/habao) Fenoles 10-20 3-10 3-10 3-10 Hg 0.1-0.2
0.01-0.2 0.02-0.04 0.1-0.2 0.01-0.02 Pb 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10 Cr
2-4 2-4 2-4 0.5-1.5 2-4 Zn 15-30 15-30 15-30 10-20 15-30 Cd 0.2-0.4
0.5-0.7 Ni 2-4 0.5-1
Se cumple generalmente: DQO = (2-2.5) x DBO SSV = (0.7-0.8) x SS
N-NH3 = (0.6-0.7) x N-total En cierta medida el nivel de vida de
las poblaciones va a tener incidencia sobre el aporte per cpita de
contaminacin. Otra razn atendera a aspectos de carcter cultural.
Los pases de
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nuestro entorno, como Italia y Alemania, no difieren mayormente
de los valores reseados de aporte por habitante y da de
contaminacin, y podran ser una buena referencia. As mismo, la
Agence de lEau Loire-Bretagne aporta de un modo resumido la
siguiente composicin para las aguas residuales domsticas:
Tabla 30.- Contaminacin de las aguas residuales domsticas Caudal
mximo 100 - 150 L/hab.da Caudal mximo de aguas fecales 30 - 50
L/hab.da Materias oxidables 50 g DBO5/hab.da Materias en suspensin
35 - 50 g MES /hab.da Nitrgeno total 10 - 13 g/hab.da Fsforo total
4 g/hab.da Carga bacteriolgica 1018 - 1010 CF/100mL Fuente: Agence
de lEau Loire-Bretagne (ao)
Desde el punto de vista de salud pblica el contaminante que
genera mayor preocupacin ciudadana es el bacteriolgico. Los humanos
y animales excretan una gran cantidad de microorganismos con las
aguas residuales tal como se precia en la siguiente tabla:
Tabla 31.- Produccin media estimada de microorganismos
indicadores DENSIDAD MEDIA DE
INDICADOR/ g HECES PRODUCCIN MEDIA /
INDIVIDUO.DA
ANIMAL CF (*106) EF (*106) CF (*106) EF (*106) CF/EF Hombre 13.0
3.0 2000 450 4.4 Pollo 1.30 3.4 240 620 0.4 Vaca 0.23 1.3 5400
31000 0.2
Segn Henze (1995), la variacin de la composicin de las aguas
residuales domsticas y urbanas segn el lugar y en el tiempo, se
debe en cierta medida a las variaciones en las cantidades
eliminadas de sustancias, pero la principal razn estriba en la
variacin del consumo de agua, y en las infiltraciones o fugas en la
red de alcantarillado. A continuacin se presentan en forma de
tablas la composicin o concentracin de las aguas residuales
urbanas.
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Tabla 32.- Composicin tpica de agua residual domstica bruta
(Metcalf-Eddy, 1985)
(todas la unidades en mg/L menos los Slidos Sedimentables)
CONCENTRACIN CONSTITUYENTE FUERTE MEDIA DBIL
SLIDOS TOTALES Disueltos (SD) SD fijos (SDF) SD voltiles (SDV)
En Suspensin (SS) SS fijos SSF SS voltiles SSV
1200 850 525 325 350 75
275
720 500 300 200 220 55
165
350 250 145 105 100 20 80
SLIDOS SEDIMENTABLES (mL/L) 20 10 5 DBO5 400 220 110 COT 290 160
80 DQO 1000 500 250 NITRGENO (total como N) Orgnico Amoniaco libre
Nitritos Nitratos
85 35 50 0 0
40 15 25 0 0
20 8
12 0 0
FSFORO (total como P) Orgnico Inorgnico
15 5
10
8 3 5
4 1 3
CLORUROS 100 50 30 ALCALINIDAD (como CO3Ca) 200 100 50 GRASA 150
100 50
Las organizaciones americanas (Water Environment Federation,
WEF, y American Society of Civil Engineering, ASCE) dan la
siguiente tabla de composicin media de las aguas residuales
domsticas:
Tabla 33.- Caractersticas de las aguas residuales domsticas
(Fuente: WEF - ASCE, 1992)
Concentracin en mg/L Parmetro Soluble Suspensin Total
Slidos en suspensin: SSV 190 SSF 50 SST 240
DBO5 65 135 200 DQO 130 260 400 Nitrgeno total 20 10 30 Fsforo
total 5 2 7
El Manual de Tratamiento de Aguas de PRIDESA (1995) presenta la
siguiente tabla de caractersticas de aguas residuales urbanas en
Espaa:
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Tabla 34.- Caractersticas de un agua residual urbana tipo
(Fuente: PRIDESA, 1995)
Parmetro Unidad SS total mg/L 370
SS sedimentable Degradable orgnica mg/L 112 Inerte orgnica
mg/L 45
Mineral mg/L 67 Total MS sedimentable mg/L 224 % 60.5%
SS coloidal Degradable orgnica mg/L 73 Inerte orgnica mg/L 24
Mineral mg/L 44 Total MS coloidal mg/L 140 % 39.5%
DBO5 total DBO5 disuelta
Degradacin rpida mg/L 66 Degradacin lenta mg/L 69 Total DBO5
disuelta mg/L 135 % 45
DBO5 suspendida DBO5 sedimentable mg/L 100 DBO5 coloidal mg/L 65
Total DBO5 suspendida mg/L 165 % 55
NTK agua bruta mg/L 60 NTK agua decantada mg/L 54 P agua bruta
mg/L 14-15 P agua decantada mg/L 12 SS : materia suspendida o
slidos en suspensin
Pueden encontrarse valores muy altos:
En lugares con escasa aportacin de agua potable o con limitacin
de aparatos sanitarios
En ciudades con industria agroalimentaria importante. Se
encuentran valores bajos:
En ciudades con red de saneamiento en mal estado, ya que puede
drenar el terreno. En ciudades con industrias poco contaminantes,
especialmente si vierten aguas de
refrigeracin. Las tablas siguientes presentadas por Henze (1995)
son muy interesantes por ser un anlisis muy detallado acerca de la
composicin de las aguas residuales domsticas basado en muchos aos
de investigacin aplicada, fundamentalmente en Dinamarca y el norte
de Europa.
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Tabla 35.- Contenido tpico de materia orgnica en aguas
residuales domsticas
(Fuente: Henze,1995) Tipo de agua residual
Parmetros Unidades 1) Concentrada Moderada Diluida Muy diluida
DBO
ltima g O2 / m3 530 380 230 150 7 das g O2 / m3 400 290 170 115
5 das g O2 / m3 350 250 150 100 Disuelta g O2 / m3 140 100 60 40
Disuelta, muy fcilmente degradable g O2 / m3 70 50 30 20 Despus de
2 horas de decantacin
g O2 / m3 250 175 110 70
DQO con dicromato Total g O2 / m3 740 530 320 210 Disuelta g O2
/ m3 300 210 130 80 Suspendida g O2 / m3 440 320 190 130 Despus de
2 horas de decantacin g O2 / m3 530 370 230 150 Inerte, total g O2
/ m3 180 130 80 50 Disuelta g O2 / m3 30 20 15 10 Suspendida g O2 /
m3 150 110 65 40 Degradable, total g O2 / m3 560 400 240 160
Disuelta, muy fcilmente degradable g O2 / m3 90 60 40 25 Fcilmente
degradable g O2 / m3 180 130 75 50 Lentamente degradable g O2 / m3
290 210 125 85 Biomasa heterotrofa g O2 / m3 120 90 55 35 Biomasa
desnitrificante g O2 / m3 80 60 40 25 Biomasa autotrofa g O2 / m3 1
1 0.5 0.5
DQO con permanganato Total g O2 / m3 210 150 90 60 Disuelta g O2
/ m3 80 60 35 25
COT g C / m3 250 180 110 70 Carbohidratos g C / m3 40 25 15 10
Protenas g C / m3 25 18 11 7 cidos grasos g C / m3 65 45 25 18
Grasas g C / m3 25 18 11 7 Detergentes g C / m3 15 10 6 4
Grasas y aceites g / m3 100 70 40 30 Fenoles g / m3 0.2 0.15 0.1
0.05 1)
g/m3 = mg/L = ppm
Tabla 36.- Contenido tpico de nutrientes en aguas residuales
domsticas (Fuente: Henze, 1995)
Tipo de agua residual Parmetros Unidades 3) Concentrada Moderada
Diluida Muy diluida Nitrgeno total g N /m3 80 50 30 20 Nitrgeno
amoniacal 1) g N /m3 50 30 18 12
Nitritos g N /m3 0.1 0.1 0.1 0.1 Nitratos g N /m3 0.5 0.5 0.5
0.5 Nitrgeno orgnico g N /m3 30 20 12 8
NTK 2) g N /m3 80 50 30 20 Fsforo total g P /m3 23 (14) 4) 16
(10) 10 (6) 6 (4) Ortofosfatos g P /m3 14 (10) 10 (7) 6 (4) 4 (3)
Polifosfatos g P /m3 5 (0) 3 (0) 2 (0) 1 (0) Fsforo orgnico g P /m3
4 (4) 3 (3) 2 (2) 1 (1) 1)
NH3 + NH4 2)
N. orgnico + NH3 + NH4 3)
g/m3 = mg/L = ppm 4)
Los valores entre parntesis son para reas en las que usan
detergentes sin fosfatos
-
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Tabla 37.- Contenido en metales tpico de aguas residuales
domsticas (Fuente: Henze, 1995)
Tipo de agua residual Parmetros Unidades 1) Concentrada Moderada
Diluida Muy diluida Aluminio mg Al / m3 1000 650 400 250 Arsnico mg
As / m3 5 3 2 1 Cadmio mg Cd / m3 4 2 2 1 Cromo mg Cr / m3 40 25 15
10 Cobalto mg Co / m3 2 1 1 0.5 Cobre mg Cu / m3 100 70 40 30
Hierro mg Fe / m3 1500 1000 600 400 Plomo mg Pb / m3 80 65 30 25
Manganeso mg Mn / m3 150 100 60 40 Mercurio mg Hg / m3 3 2 1 1
Niquel mg Ni / m3 40 25 15 10 Plata mg Ag / m3 10 7 4 3 Zinc mg Zn
/ m3 300 200 130 80 1)
mg/m3 = g/L = ppb
Tabla 38.- Diferentes parmetros de aguas residuales domsticas
(Fuente: Henze, 1995)
Tipo de agua residual Parmetros
Unidades Concentrada Moderada Diluida Muy diluida SS
g / m3 450 300 190 120 SSV
g / m3 320 210 140 80 S Sedimentables (2h)
mL / L 10 7 4 3 SS Sedimentables (2h)
g / m3 320 210 140 80 SSV Sedimentables (2h)
g / m3 220 150 90 60 SS No Sedimentables (2h)
g / m3 130 90 50 40 Coliformes fecales
No. / m3 1012 1012 1012 1012
Viscosidad absoluta
kg / ms 0.001 0.001 0.001 0.001 Tensin superficial
dyn / cm2 50 55 60 65 Conductividad
mS / m 1) 120 100 80 70 pH
- 7-8 7-8 7-8 7-8 Alcalinidad Total
eqv / m3 2) 3-7 3-7 3-7 3-7 Sulfuros 3)
g S= / m3 0.1 0.1 0.1 0.1 Cianuro
g / m3 0.05 0.035 0.02 0.015 Cloruros 4)
g Cl- / m3 500 360 280 200 Boro
g B / m3 1 0.7 0.4 0.3 1)
mS/m = 10 S/cm = 1m mho/m 2)
1 eqv/m3 = 1 m eq/L = 50 mg CaCO3/L 3)
H2S+HS-+S-- 4)
con 100 g Cl/m3 en el agua de abastecimiento
-
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2.2.3.- Contaminacin de las aguas de escorrenta urbana Se
entiende por aguas de escorrenta urbana aquellas que proceden de
las precipitaciones de nieve o lluvia sobre una cuenca urbana. Son
aportaciones de carcter intermitente. Los caudales en un rea
urbanizada suelen ser del orden de 50 a 200 veces superiores en
volumen a los de vertidos domsticos, comerciales e industriales. La
superficie de una ciudad que recibe la lluvia es de dos tipos:
impermeable y permeable. Las que predominan son las impermeables en
edificios, pavimentos, calzadas, aceras, azoteas, etc.; mientras
que las superficies permeables las constituyen los jardines,
algunos patios interiores, solares sin edificar, etc. El alto
porcentaje de superficies impermeables es una caracterstica de las
zonas urbanas. Es errneo pensar que las aguas de escorrenta son
esencialmente limpias. De la lluvia cada, una fraccin se emplea en
mojar las superficies, otra se evapora y otra queda atrapada en
huecos y depresiones del suelo. Si sigue lloviendo el agua se
moviliza hacia los puntos de recogida, drenando por superficies
impermeables, y a su vez, limpiando y transportando en suspensin y
disolucin, los contaminantes acumulados sobre el suelo.
0
100
200
300
400
500
600
0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 8:24 9:36
Hora del da (29/03/98)
Slid
os
e
n s
us
pen
si
n
(mg/
L)
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
Cau
dal (m
3/s
)
Slidos en suspensin (mg/L) Caudal (m3/s)
Suceso de rebose de alcantarillado unitario en la ciudad de
Santiago de Compostela. Slidos en suspensin y caudal. (Cagiao, et
al., 1998)
0
100
200
300
400
500
600
0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00
Hora del da (29/3/98)
Slid
os
e
n
su
spe
ns
in
(m
g/L)
.0
.20
.40
.60
.80
1.0
1.20
1.40
Q; Zn
,Pb
[SS] mg/l Q (m3/s) Zn (mg/L) Pb (mg/L)
-
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Suceso de rebose de alcantarillado unitario en la ciudad de
Santiago de Compostela. Metales pesados y caudal. (Cagiao, et al.,
1998)
La contaminacin difusa urbana se caracteriza por:
ser aportada al medio acutico receptor en vertidos intermitentes
ligados a un fenmeno de naturaleza aleatoria: la lluvia;
estar constituida por contaminantes procedentes de reas
extensas; ser un tipo de contaminacin muy difcil de medir en
origen; estar ntimamente ligada al tipo de actividad que soporta el
suelo.
Hay que diferenciar dos tipos de fenmenos de contaminacin
asociados con las aguas pluviales o de tormenta: el agua de
escorrenta contaminada que llega directamente o a travs de las
redes de alcantarillado separativas a las masas de agua receptoras,
y un segundo tipo, el vertido por rebosamiento, o rebose, de
alcantarillados unitarios, RAU, (CSO en la literatura anglosajona)
con aguas que son mezcla de aguas pluviales y aguas residuales
domsticas. En estas ltimas redes hay que tener muy en cuenta el
fenmeno de resuspensin de los sedimentos existentes, resultado de
la sedimentacin de partculas y contaminacin, permitida por el
rgimen hidrulico existente durante el perodo seco. La punta de
caudal de aguas residuales tambin puede llegar a la depuradora y,
si supera su capacidad de tratamiento, tambin produce un rebose en
tal punto. Estos tipos de descargas se diferencian tanto en los
volmenes vertidos, en las concentraciones de contaminantes, como en
las fases y perodos de descarga.
-
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Tabla 39.- Caractersticas de la contaminacin de aguas de
escorrenta (Rangos y valores medios)
PARMETROS DEPARMETROS DEPARMETROS DEPARMETROS DE
CALIDAD DEL AGUACALIDAD DEL AGUACALIDAD DEL AGUACALIDAD DEL
AGUA
ALEMANIAALEMANIAALEMANIAALEMANIA
Varios Varios Varios Varios
autoresautoresautoresautores
[1][1][1][1]
ALEMANIAALEMANIAALEMANIAALEMANIA
Varios Varios Varios Varios
autoreautoreautoreautoressss
[1][1][1][1]
NOTARIONOTARIONOTARIONOTARIO
MARSALEKMARSALEKMARSALEKMARSALEK
[2][2][2][2]
GRAN GRAN GRAN GRAN
BRETAA BRETAA BRETAA BRETAA
ELLIS ELLIS ELLIS ELLIS
(1989)(1989)(1989)(1989)
[3][3][3][3]
USA USA USA USA ---- NURP NURP NURP NURP
(1983)(1983)(1983)(1983)
[4][4][4][4]
NOVOTNYNOVOTNYNOVOTNYNOVOTNY
(1994)(1994)(1994)(1994)
[5][5][5][5]
METCALFMETCALFMETCALFMETCALF----
EDDYEDDYEDDYEDDY
(1991)(1991)(1991)(1991)
[6][6][6][6]
ELLISELLISELLISELLIS
(1986)(1986)(1986)(1986)
[7][7][7][7]
ZONA RESIDENCIAL
AUTOPISTAS USO MIXTO DEL SUELO
USO MIXTO DEL SUELO
USO MIXTO DEL SUELO
SLIDOS EN SLIDOS EN SLIDOS EN SLIDOS EN
SUSPENSINSUSPENSINSUSPENSINSUSPENSIN
SS (mg/L)SS (mg/L)SS (mg/L)SS (mg/L)
134 140 - 250 ---- 21 - 2582 (190)
100 *(1.0 - 2.0)
3 - 11000 (650)
67 - 101 3 - 11000
DEMANDA BIOQUMICA DEMANDA BIOQUMICA DEMANDA BIOQUMICA DEMANDA
BIOQUMICA
DE OXGENO DE OXGENO DE OXGENO DE OXGENO ---- DBO DBO DBO DBO
(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)
7 - 18 ---- ----- 7 - 22 (11)
9 *(0.5 - 1.0)
10 - 250 (30)
8 - 10 60 - 200
DEMANDA QUMICA DE DEMANDA QUMICA DE DEMANDA QUMICA DE DEMANDA
QUMICA DE
OXGENO OXGENO OXGENO OXGENO ---- DQO (mg/ DQO (mg/ DQO (mg/ DQO
(mg/L)L)L)L)
47 - 115 86 - 119 ---- 20 - 365 (85)
65 *(0.5 - 1.0)
---- 40 - 73 ----
NITRGENO NITRGENO NITRGENO NITRGENO
AMONIACALAMONIACALAMONIACALAMONIACAL
(NH4(NH4(NH4(NH4----N) (mg/L)N) (mg/L)N) (mg/L)N) (mg/L)
0.8 0.5 - 0.9 0.5 (0.2 - 4.6) 1.45
---- ---- ---- ----
NITRGENO TOTALNITRGENO TOTALNITRGENO TOTALNITRGENO TOTAL
(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)
---- ---- ---- 0.4 - 20.0 (3.2)
1.5 *(0.5 - 1.0)
3 - 10 ---- 3 - 10
FSFORO TOTALFSFORO TOTALFSFORO TOTALFSFORO TOTAL
(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)
---- ---- 0.28 0.02 - 4.30 (0.34)
0.33 *(0.5 - 1.0)
0.2 - 1.7 (0.6) 0.67 - 1.66 0.2 - 1.7
PLOMOPLOMOPLOMOPLOMO
(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)
0.27 0.16 - 0.62 0.146 0.01 - 3.1 (0.21)
0.14 *(0.5 - 1.0)
0.03 - 3.1 (0.3)
0.27 - 0.33 0.4
ZINCZINCZINCZINC
(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)
---- 0.36 - 0.62 0.490 0.01 - 3.68 (0.30)
0.16 *(0.5 - 1.0)
---- 0.135 - 0.226
----
ACEITESACEITESACEITESACEITES
(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)
---- 2.0 - 7.0 3.3 0.09 - 2.8 (0.40)
---- ---- ---- ----
COLIFORMES TOTALESCOLIFORMES TOTALESCOLIFORMES TOTALESCOLIFORMES
TOTALES
(UFC/100 ml)(UFC/100 ml)(UFC/100 ml)(UFC/100 ml)
---- ---- ---- ---- ---- ----
103 - 108 103 - 108
COLIFORMES FECALESCOLIFORMES FECALESCOLIFORMES FECALESCOLIFORMES
FECALES
((((E. ColiE. ColiE. ColiE. Coli) (UFC/100 m) (UFC/100 m)
(UFC/100 m) (UFC/100 ml)l)l)l)
---- ----
2100 400 - 5.105
(6430)
---- ---- ---- ----
Los valores entre parntesis representan valores medios excepto
los de [4], que representan coeficientes de variacin. [1] ALEMANIA,
VARIAS FUENTES: Goettle (1978), paulsen (1984), Klein (1982),
Grottker (1987), Durchschlag (1987), Grottker (1989), citados por
MARSALEK, J. et al (1993), "Urban drainage systems: desing and
operation", Wat. Sci. Tech., Vol. 27, N 12, pp 31-70. [2] MARSALEK,
J.; SCHROETER, H.O.; (1989), "Annual loadings of toxic contaminants
in urban runoff from the Canadian Great Lakes Basin", J. Water
Poll. Res. Canada 23, pp 360-378. [3] ELLIS, J.B. (1989), "Urban
Discharges and Receiving Water Quality Impacts (Adv. Wat. Poll.
Control N 7), Pergamon Press, Oxford [4] NURP, (1983), "Final
Report of the Nationwide Urban Runoff Program, vol. 1, Water
Planning Division, US-EPA, Washington D.C., USA. [5] NOVOTNY, V.;
OLEM,,H. (1994), "Water quality: prevention, identification and
management of diffuse pollution",Van Nostrand Reinhold, ISBN
0-442-00559-8. [6] METCALF & EDDY, (1991), "Wastewater
Engineering. Treatment, Disposal. Reuse"; Tercera Edicin; McGraw-
Hill International Editions, Civil Engineering Series. ISBN
0-07-100824-1. [7] ELLIS, J.B. (1986), "Pollutional aspects of
urban runoff", in Urban Runoff Pollution, Torno, H., J. Marsalek, y
M. Desbordes, Eds., NATO ASI Series, Series G: Ecological Sciences,
Vol 10, Springer- Verlag, Berln.
2.2.4.- Variacin temporal de la contaminacin de las aguas
residuales A partir de los valores de cargas por habitante y da de
diferentes contaminantes presentados anteriormente es posible
calcular, junto con los valores de dotaciones de abastecimiento por
habitante y da, las concentraciones medias de los mismos. Sin
embargo, a lo largo del da, al igual que lo hacen los caudales, las
concentraciones de contaminantes de un agua residual urbana varan.
Siguen una curva similar a la que describe la variacin de caudales,
con puntas casi simultneas. Son habituales, por ejemplo,
coeficientes punta de valor 1.5 en las concentraciones de DBO5.
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COEFICIENTES DE VARIACIN DE CAUDALES SOBRE EL Qmedio DURANTE
UNDA
HORA DEL DA
COEF
ICIE
NTE
S
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
23
Meruelo
COEFICIENTES DE VARIACIN DE LA CONCENTRACIN DE DBO SOBRE
LADBOmedia DURANTE UN DA
HORAS DEL DA
COEF
ICIE
NTE
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
23
VIVEROS
MERUELO
En las grficas anteriores se presentan los coeficientes de
variacin del caudal (Qi/Qm) y de las concentraciones de DBO5 que
llegan a dos depuradoras. La referida como MERUELO es la generada
por un pueblo de Cantabria, de nombre San Miguel de Meruelo, de 438
habitantes. La referida como VIVEROS procede de la E.D.A.R. del
mismo nombre en Madrid, y no tiene variacin de caudal porque esta
depuradora funciona a caudal constante. Las puntas de caudal son
mucho ms marcadas en poblaciones pequeas. A continuacin se presenta
la evolucin de caudales y de concentraciones de contaminacin en la
cuenca Triana-Los Remedios (18000 habitantes) de Sevilla.
-
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DBO5 - TIEMPO SECO - SEVILLADBO5 - TIEMPO SECO - SEVILLADBO5 -
TIEMPO SECO - SEVILLADBO5 - TIEMPO SECO - SEVILLA
0100200300400500600700800
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
24
TIEMPO
mg/
L
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
CAUD
AL
(m3/
s)
SS - TIEMPO SECO - SEVILLASS - TIEMPO SECO - SEVILLASS - TIEMPO
SECO - SEVILLASS - TIEMPO SECO - SEVILLA
0100200300400500600700800900
1.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
24TIEMPO
mg/
L
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
CAUD
AL
(m3/
s)
En pequeos ncleos se producen grandes variaciones tanto de
caudal como de carga de contaminacin, tal como se aprecia en la
figura siguiente:
-
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Figura.- Variacin simultnea de DQO, DBO y caudal durante las 24
horas de 1 da
en una poblacin de 500 habitantes (Fuente: Collado, 1991).
El anlisis de este tipo de curvas de variacin de contaminacin a
lo largo del da permiten detectar la posible presencia de vertidos
industriales con alta carga. Se pueden detectar ciclos productivos
analizando las variaciones da noche, o las variaciones entre das
laborables y das festivos. Este tipo de estudios tambin permite
detectar posibles problemas en los rendimientos de procesos
biolgicos con bajos tiempos de retencin, por ejemplo los de alta
carga, que si se han diseado para valores medios de DBO5, puede que
en determinadas horas del da no alcancen los rendimientos
esperados.
Q
(m3/h)
DQO
DBO
(mg/L)
DBO
DQO
Caudal
Horas
-
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2.3.- DOTACIONES Y PERIODO DE PROYECTO Para la planificacin y
realizacin de un proyecto de abastecimiento de agua a una poblacin
o para el dimensionamiento de un determinado sistema de saneamiento
es necesario predecir la evolucin de los caudales en el futuro. El
proyecto tendr una determinada vida til y ser necesario conocer el
nmero de personas a las que tendr que servir en ese momento. Se
deber satisfacer esa demanda futura. Por supuesto, cualquier
previsin estar sujeta a errores. Cualquier actuacin de la ingeniera
sanitaria necesita de estimaciones de la poblacin. Estas
estimaciones determinarn de forma directa las inversiones a
realizar y, por ejemplo, las posibles fases de construccin de la
infraestructura. Para conocer la demanda futura de un determinado
servicio o la necesidad de un determinado bien por una poblacin se
utiliza el concepto de dotacin, como ya se ha comentado. La
cantidad a consumir de un determinado bien por una poblacin es
igual a la poblacin (nmero de habitantes) por un cierto consumo
unitario o dotacin. Por ejemplo, para agua de abastecimiento se
habla de litros - habitante - da (L/habd). La estimacin de la
poblacin futura se puede realizar a partir de modelos que permitirn
predecir valores probables. Calcular la dotacin futura tambin es un
problema importante ya que de nuevo es una variable que depende de
gran cantidad de factores (desarrollo, nivel de vida, tendencias
urbansticas, hbitos, ). Los errores en la estimacin de los dos
parmetros anteriores estn en proporcin directa con el periodo de
proyeccin de los datos. Los proyectos o la dotacin de un
determinado servicio se hace para un periodo de validez del
proyecto. El periodo de proyecto es un valor que depende de
factores tanto polticos como tcnicos. Entre los factores polticos
tenemos la planificacin de inversiones (prioridad en resolucin de
demandas); entre los factores tcnicos hay que tener en cuenta la
economa de escala y la durabilidad o vida probable de las obras e
instalaciones y su periodo de vigencia u obsolescencia. Los
periodos de proyecto ms frecuentemente usados oscilan entre los 10
y 30 aos. 10 20 son valores normales en obras hidrulicas y
sanitarias.
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