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UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL
ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE UN LECHO FILTRANTE DE ALTA TASA, MONOCAPA, LAVADO CON AIRE-AGUA Y UN LECHO CONVENCIONAL, BICAPA,
AUTOLAVADO CON AGUA
MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL
CAROLINA SONIA GALLIS FUENTES
PROFESOR GUÍA: R. ALEJANDRO ROMERO ARRIAZA
MIEMBROS DE LA COMISIÓN:
MARÍA PÍA MENA PATRI GERARDO AHUMADA THEODULOZ
SANTIAGO DE CHILE ABRIL 2007
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RESUMEN DE LA MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL POR: CAROLINA GALLIS F. FECHA: 05/07/2007 PROF. GUÍA: R. ALEJANDRO ROMERO A.
“ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE UN LECHO FILTRANTE DE ALTA TASA, MONOCAPA, LAVADO CON AIRE-AGUA Y UN LECHO CONVENCIONAL, BICAPA,
AUTOLAVADO CON AGUA”
Este trabajo de título se realiza con el fin de disponer de una comparación fundamentada entre dos tipos específicos de filtros usados en los procesos de tratamiento y producción de agua potable:
• Filtros de alta tasa con lecho monocapa y un sistema de lavado con aire y agua, representados por los filtros modelo Aquazur V de Degrémont instalados en la Planta de Producción de Agua Potable “La Dehesa”, de Aguas Cordillera, en 2006 (tasa media de filtración: 8 – 12 m/h, profundidad del lecho: 1,5 m).
• Filtros convencionales bicapa, con sistema de retrolavado con agua, representados por los
filtros de arena y carbón de la Planta de Producción de Agua Potable “Punta de Águilas”, de Aguas Manquehue, de 1996 (tasa media de filtración: 6 – 8 m/h, profundidad del lecho: 0,45 m de carbón, 0,25 m de arena).
Para evaluar el desempeño de ambos, se desarrolló una auditoría del proceso de filtración
y lavado en cada tipo de filtro. Ésta incluye un perfil de turbiedad en modalidad de filtrado y lavado, perfil de pérdidas de carga durante la carrera, medición de expansión del lecho durante el lavado, ensayo Kawamura 2000 para medir la retención de flocs en el lecho filtrante antes y después del lavado, granulometría y medición del porcentaje de bolas de lodo. Se incluye también un análisis de costos que considera la instalación y operación de cada tipo de filtro. Se concluye que los filtros Aquazur V presentan más ventajas ante la calidad de agua observada en las plantas en estudio, siempre que los procesos de tratamiento previos de coagulación-floculación y sedimentación sean adecuados (turbiedad <10 UNT en agua de llegada a los filtros). A pesar de significar un consumo eléctrico mayor (652 KWH contra 90 KWH al mes), son dos veces más rentables económicamente que los filtros convencionales porque producen más agua utilizando un área de filtración equivalente. Además, los consumos operacionales de agua tratada son inferiores (1,85% contra 4,39%) debido a la incorporación de aire en el lavado (tasa de aire: 55 m/h). El lavado con aire y agua es efectivo, y es factible llevar un control periódico del filtro. En cambio, los filtros bicapa con autolavado, por sus características de diseño, no permiten el control de una unidad aislada. Las tasas de lavado alcanzadas son inferiores al valor óptimo (35 m/h), de modo que los lechos filtrantes están sujetos a colmatación en un período de tiempo muy inferior a su vida útil. Esta situación entorpece la filtración, y principalmente, pone en riesgo la calidad bacteriológica del agua tratada, por lo que se hace necesario incurrir en gastos para la rehabilitación del material filtrante cada cierto tiempo.
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ÍNDICE DE CONTENIDOS Capítulo 1 – Introducción…………….…………………………………………………..5
Capítulo 2 – Aspectos Generales sobre el Tratamiento de Agua Potable..……………8
2.1. – Calidad de Agua Potable – Norma Chilena…………………………………..8 2.1.1. – Tipo I: Parámetros Microbiológicos…………………………..........8 2.1.2. – Tipo II: Sustancias Químicas de Importancia para la Salud………10 2.1.3. – Tipo III: Requisitos de Calidad para Elementos Radiactivos……..12 2.1.4. – Tipo IV: Requisitos de Calidad para Elementos Organolépticos…13 2.1.5. – Tipo V: Requisitos de Calidad para Parámetros de Desinfección...14 2.2. – Selección de Tratamiento…………………………………………………...14 2.3. – Procesos Convencionales de Tratamiento…………………...……………...15
Capítulo 3 – Auditoria a los Filtros en Estudio……..……………………….…………27 3.1. – Esquematización de los Procesos de Tratamiento de las Plantas en Estudio………………………………………………….…27 A) Planta Punta de Águilas………………………….……………………..27 B) Planta La Dehesa…………………………………….....…………….....28 3.2. – Calidad de Agua de Ingreso de Plantas en Estudio..………………………..29
A) Planta Punta de Águilas…………………………………………….…..29 B) Planta La Dehesa…………………………………………………..……33 3.3. – Descripción del Proceso de Filtración……………………………………....36
A) Planta Punta de Águilas……………………………………………..….36 B) Planta La Dehesa……………………………………………….…….....37 3.4. – Pruebas en Auditoría…………………………..…………………….………39 3.4.1. – Perfil de Turbiedades durante el Filtrado y Lavado.........................39 3.4.2. – Tasas de Filtrado y Lavado…………………………….………….40 3.4.3. – Perfil de Pérdidas de Carga…………………….……….…………41 3.4.4. – Expansión del Lecho Filtrantedurante el Lavado……….…….......42 3.4.5. – Ensayo Kawamura, 2000…………………………….……............43
3.4.6. – Granulometría……………………………………..........................44 3.4.7. – Bolas de Barro………………………………………...…..............44 3.4.8. – Desviación del Lecho de Soporte…………………….……..…….45 3.4.8. – Pruebas de Filtrabilidad…………………………….……………..45 3.5. – Desarrollo de Experiencias……………….…………………….……...........46
A) Punta de Águilas……………………………..……….………………..46 B) La Dehesa…………………………………………….……………..…50
3.6. – Resultados………………………………………………….………….…....53 a) Punta de Águilas……………………………………….…….….……..53 b) La Dehesa…………………………………………….…………..……66
Capítulo 4 – Costos Asociados a los Filtros en Estudio………….………….……........80 A) Filtros Convencionales Bicapa de la Planta Punta de Águilas………….......80 B) Filtros Aquazur V de la Planta La Dehesa……………………………….....84 C) Resumen………………………………………………………….................88
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Capítulo 5 - Conclusiones y Recomendaciones.……………………………………….90 Bibliografía……………………………………………………………………………….93 Apéndices…………………………………………………………………………………94
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CAPÍTULO 1 - INTRODUCCIÓN El tratamiento de aguas adecuado para la producción de agua potable es un factor muy
importante que debe determinarse cuidadosamente. El crecimiento sostenido de la población en el país genera la necesidad de consolidar medios de abastecimiento seguros y confiables, y las rutinas de tratamiento usadas hasta la fecha necesitan estar al nivel de esa evolución. Por esto, la selección de adecuados procesos de tratamiento es una decisión de gran importancia para una empresa sanitaria.
Conjuntamente, las normas de agua potable tienden a ser cada vez más rigurosas para
asegurar la calidad del agua producida y resguardar debidamente la salud de los consumidores, de acuerdo a la tendencia internacional. Las técnicas usadas con este fin deben apuntar a cumplir de manera eficiente las nuevas exigencias y alcanzar los requerimientos de la población.
En Chile, la Región Metropolitana y sus alrededores es abastecida por las empresas del
Grupo Aguas, que a través de una gestión previa de manejo y control de las aguas crudas naturales, producen y distribuyen agua potable a una población superior a 5.000.000 de habitantes. El grupo Aguas considera las empresas Aguas Andinas, Aguas Los Dominicos, Aguas Cordillera y Aguas Manquehue.
En particular, Aguas Andinas se crea a partir de la antigua Empresa Metropolitana de
Obras Sanitarias (EMOS), y es responsable por las plantas de producción de agua potable más importantes de la Región Metropolitana. Por ejemplo, se cuentan entre ellas el Complejo de Plantas Las Vizcachas, con una capacidad de 15 m3/s, y la Planta La Florida, con 4 m3/s.
Cuando EMOS adquirió la totalidad de Aguas Cordillera en el año 2000, algunas de sus
plantas manifestaban severas deficiencias en los procesos de tratamiento. Específicamente, la planta La Dehesa de Aguas Cordillera presentaba turbiedades de salida relativamente altas, con episodios en que se alcanzaba el límite de 5 UNT establecido por la norma chilena NCh409 (norma de calidades de agua para uso potable en la red de distribución). En estas ocasiones, la planta debía detenerse.
La batería de filtros que se usaba hasta ese momento en La Dehesa consistía en lechos
filtrantes convencionales bicapa (arena y carbón), con sistema de autolavado con agua y un drenaje formado por tubos perforados. Con el fin de asegurar una calidad acorde con las nuevas normativas y con los estándares del Grupo Aguas, se decidió cambiar el sistema de filtros de la planta.
Las nuevas unidades que se implementaron corresponden al modelo Aquazur V de
tecnología francesa Degrémont, adaptado especialmente para La Dehesa. Consisten básicamente en filtros con lecho monocapa de arena gruesa que funcionan a altas tasas de filtrado, y lavados con aire y agua. El drenaje se realiza a través de un fondo falso formado por una parrilla con boquillas verticales por donde también ingresan el aire y el agua de lavado. Mediante este sistema se pretende alcanzar la calidad de agua deseada.
La mayoría de los filtros usados en las plantas de agua potable del Grupo Aguas consisten
en lechos bicapa con sistema de retrolavado con agua y tasa declinante. Los filtros construidos
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durante la década de los 90 (Plantas Quebrada de Ramón, Punta de Águilas, Padre Hurtado y Canelo) fueron diseñados con sistema de autolavado, lo que significa que el filtro en lavado recibe el agua producida por el resto de la batería. Dichos filtros tienen en su sistema de drenaje boquillas ranuradas montadas en tubos de PVC.
Aunque los efluentes de este tipo de filtros cumplen con las normativas de turbiedad, se
han producido algunos problemas recurrentes. Debido a fallas de construcción o a rotura de las tuberías de drenaje, se produce el ingreso de material filtrante a las tuberías. También se ha producido atascamiento de las boquillas perforadas, con la consecuente deficiencia del retrolavado. Con un lavado ineficiente, se acumula suciedad en el medio filtrante formando bolas de barro y caminos preferenciales del agua. Hay mayor pérdida de carga del flujo en el lecho y la vida útil de estos filtros, generalmente no inferior a 20 años, se reduce notoriamente, llegando en algunos casos a 4 años, como ocurrió con los filtros convencionales bicapa de las plantas Quebrada de Ramón y El Canelo. La remoción y reposición del material filtrante significan un costo relevante.
La incorporación de los filtros Aquazur V en La Dehesa genera la interrogante de cómo se
desempeña en el escenario local esta batería de filtros de mayor tecnología, y qué ventajas y desventajas presenta en relación con los filtros convencionales.
Por esto, se hace necesario un estudio experimental del comportamiento de ambos tipos
de filtro bajo las condiciones de calidad de agua y operación en que se encuentran actualmente. Se realizarán auditorías a los filtros Aquazur V y a los bicapa convencionales, y con los resultados será posible realizar un paralelo técnico y económico en que destaquen fortalezas y debilidades de cada uno.
El Grupo Aguas, como líder en la producción de agua potable en el país, desea buscar el
mejor nivel de tecnología dentro de la factibilidad técnico-económica actual y mantener un estándar. Es posible que a mediano o largo plazo sea más eficiente y económico realizar una mayor inversión para adquirir la tecnología más moderna que ofrecen los filtros Aquazur V, con altas tasas de filtrado y un lavado más eficiente, que hacer el correspondiente mantenimiento a los filtros bicapa convencionales en uso.
El objetivo general de esta memoria es desarrollar una metodología de evaluación con
enfoque comparativo, que basada en criterios tanto técnicos como económicos permita determinar la conveniencia de usar cada uno de los tipos de filtro analizados. Para este fin, se contemplan los siguientes objetivos específicos:
• Realizar una auditoría de los filtros monocapa de alta tasa lavados con aire-agua de la planta La Dehesa, orientada a medir y evaluar su comportamiento técnico-económico.
• Realizar una auditoría de los filtros bicapa autolavados con agua de la planta Punta de
Águilas, orientada a medir y evaluar su comportamiento técnico-económico.
• Determinar los costos asociados a la instalación, operación y mantenimiento de los filtros de las plantas de producción de agua potable Punta de Águilas y de La Dehesa.
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Esta memoria de título consta de 5 capítulos en que se presentará la programación, desarrollo, análisis y conclusiones del estudio realizado sobre los filtros monocapa lavados con aire-agua de la planta La Dehesa, y los filtros convencionales bicapa autolavados con agua de la planta Punta de Águilas.
El Capítulo 1 corresponde a la Introducción. En el Capítulo 2 se tratan los aspectos
teóricos sobre el tratamiento de agua potable, la calidad definida por la norma chilena de agua potable (NCh 409) y la definición y descripción de los procesos de tratamiento convencionales, con especial mención al proceso de filtración.
El Capítulo 3 incluye información de la calidad de agua cruda de las plantas Punta de
Águilas y La Dehesa durante el año 2006 y sus procesos de tratamiento, en forma esquematizada. Se describe de manera más específica cada una de las dos unidades filtrantes a estudiar, sus características propias y su funcionamiento, en modalidad de filtrado y lavado.
También se explican todas las pruebas que conforman la auditoría realizada en cada tipo
de filtro, su desarrollo en terreno y principalmente, sus resultados. En el Capítulo 4 se identifican los costos de inversión, rehabilitación y operación de cada
tipo de filtro del estudio, y finalmente se desarrolla un flujo de caja de cada uno considerando un escenario de 20 años. Mediante el VAN resultante se comparan ambos tipos de filtro desde un punto de vista económico.
El Capítulo 5 corresponde a las conclusiones y comentarios relacionados con el estudio
realizado, en base a los capítulos anteriores.
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CAPÍTULO 2 - ASPECTOS GENERALES SOBRE EL TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
Cuando se decide utilizar las aguas de una fuente predeterminada, el tipo de tratamiento que se aplicará depende del uso que se les dará posteriormente. Por ejemplo, el tratamiento de las aguas utilizadas en la industria textil es diferente al aplicado en la producción de agua potable. Algo parecido sucede con la depuración de las aguas servidas. Las normas de calidad de agua potable se definen de manera de asegurar una producción de agua adecuada para el consumo humano, sin riesgo de daños a la salud. Se considera inclusive evitar daños a la red de distribución y procesos industriales que ocupen el agua producida, dentro de las limitaciones de cada país y tomando en cuenta la relación costo-beneficio local.
2.1. CALIDAD DE AGUA POTABLE - NORMA CHILENA
En Chile, la norma de agua potable vigente es la Norma de Calidades de Agua para Uso Potable NCh 409, oficializada en 1984 y modificada en 2005 para incorporar una mayor exigencia y una nueva clasificación de los parámetros importantes de calidad de agua. Esta modificación se considera actualmente para el diseño y el control de los procesos de tratamiento y distribución de agua potable en el país. Según la NCh 409 vigente, los parámetros relevantes para la calidad de agua potable se agrupan de la siguiente manera: Tipo I: Parámetros microbiológicos (se incluye turbiedad) Tipo II: Sustancias químicas de importancia para la salud (efectos tóxicos) Tipo III: Elementos radiactivos Tipo IV: Sustancias y parámetros que pueden provocar quejas de los consumidores (efectos organolépticos) Tipo V: Parámetros de desinfección
Los tipos de parámetros de calidad de agua definidos en la norma NCh 409 y su importancia en la calidad de agua se explican a continuación.
2.1.1. Tipo I: Parámetros microbiológicos El agua potable debe estar exenta de microorganismos dañinos para la salud humana.
Como se ha mencionado anteriormente, no es factible aislar y cuantificar todos los tipos de patógenos en las aguas, de manera que como criterio de calidad microbiológica, la norma NCh 409 usa indicadores de contaminación microbiológica fecal, y la turbiedad.
Microorganismos Indicadores de Contaminación Microbiológica Los organismos coliformes se usan como indicadores de contaminación fecal en las aguas.
Como su origen se considera localizado en el tracto digestivo de los mamíferos, y son más
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resistentes en medios acuáticos que las demás bacterias intestinales, su ausencia asegura que el agua es bacteriológicamente segura. Además, mientras mayor es la cantidad de coliformes detectados en las aguas, es posible asegurar que la gravedad de la contaminación por heces es mayor.
En rigor, no todos los microorganismos coliformes son de origen fecal, de manera que se
hace la distinción entre coliformes totales (que abarcan todo el grupo) y coliformes fecales. La norma NCh 409 establece que:
• De todas las muestras que se analice mensualmente en un servicio de agua potable, sólo puede presentar coliformes totales:
a) el 10% de las muestras, para nº de muestras ≥ 10
b) 1 muestra, para nº de muestras < 10
• De todas las muestras que se analice mensualmente en un servicio de agua potable,
sólo puede presentar coliformes totales en concentración igual o mayor a 5 por 100 ml :
a) el 5% de las muestras, para nº de muestras ≥ 20
b) 1 muestra, para nº de muestras < 20
En comparación, el Reglamento Nacional para Agua Potable de Estados Unidos (NPDW) indica que las muestras con coliformes totales positivo no pueden superar un 5% del total de muestras mensual, y una sola muestra para servicios que tomen menos de 40 muestras al mes.
Escherichia coli
Como hay que descartar que los coliformes totales detectados sean fecales, se aísla la bacteria Escherichia coli, que indica la presencia de coliformes fecales con una probabilidad aproximada de 99%. La NCh 409 estipula que en las muestras donde se detecte presencia de coliformes totales, debe determinarse la ausencia de Escherichia coli.
Turbiedad Se define turbiedad como la interferencia óptica producida por la materia en suspensión
en el agua. Es importante observar que la clasificación de la turbiedad como un parámetro determinante de calidad microbiológica del agua se incorporó definitivamente a la norma en su modificación, vigente desde el inicio de 2007. Anteriormente, el control de la turbiedad se consideraba como una medida de cumplimiento de los requisitos físicos normados.
Actualmente, la turbiedad se lleva a los niveles mínimos factibles debido a su asociación con la presencia de microorganismos. Éstos pueden resistir mejor a la desinfección cuando las partículas en suspensión favorecen su transporte e interfieren en su inactivación. Los indicadores
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usados para estimar la presencia de bacterias en el agua, como coliformes fecales y totales, no detectan todos los organismos patógenos posibles de encontrar, como virus o protozoos. Además, muchos de ellos son resistentes al cloro, como los quistes o huevos de helmintos. Por esto, es de suma importancia reducir la probabilidad de que alguno de estos patógenos supere la etapa final del tratamiento, reduciendo la turbiedad del agua al máximo como medida de seguridad microbiológica.
Según la NCh 409, la turbiedad media mensual medida a la salida de la red de un servicio
de agua potable debe ser igual o inferior a 2 UNT.
• De todas las muestras analizadas en un mes, sólo puede presentar turbiedad > 4 UNT:
a) el 10% de las muestras, para nº de muestras ≥ 10
b) 1 muestra, para nº de muestras < 10
• Sólo el 5% de las muestras de un mes podrá presentar turbiedad > 10 UNT.
En el NPDW (Estándares Primarios del Reglamento Nacional para Agua Potable de los
Estados Unidos) se indica que los sistemas filtrantes deben asegurar una turbiedad no superior a 1 UNT (0,5 UNT para filtración convencional o directa), y un 95% de las muestras diarias de un mes no deben superar 0,3 UNT.
2.1.2. Tipo II: Sustancias Químicas de Importancia Para la Salud La norma NCh 409 establece los límites máximos permitidos en el agua potable para los
elementos químicos que pueden ser nocivos para la salud, ya sea de forma natural o por acción humana. Se incluyen componentes orgánicos, inorgánicos, plaguicidas, y subproductos de desinfección. Algunos de ellos son los siguientes:
Arsénico (As) El arsénico ingerido en altas cantidades es altamente tóxico, pero el consumo de bajas
concentraciones en el agua por un tiempo prolongado también puede producir enfermedades a la piel y cáncer.
La especiación del arsénico es determinante de su toxicidad; el arsenito (As+3) es más
tóxico que el As+5 (insoluble en agua) y el As metilado. La norma chilena establece límite para el arsénico total:
As total NCh 409: 0,01 mg/l
Mercurio (Hg)
El mercurio y sus derivados son altamente tóxicos y absorbidos en dosis importantes producen una intoxicación que afecta el aparato digestivo y el sistema nervioso. Su especiación también influye en la toxicidad.
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Hg total NCh 409: 0,001 mg/l Nitratos (NO3
-) Se encuentra en altas concentraciones en efluentes de plantas de tratamiento debido a la oxidación del amonio (NH4
+), de manera que puede indicar la presencia de otros contaminantes más peligrosos.
Una exposición corta a agua potable con una concentración de nitrato superior a la norma es un problema potencial para la salud, especialmente para los bebés. Sus sistemas digestivos son inmaduros, y de esta forma más propensos a permitir la reducción de nitrato a nitrito. El nitrito en el tracto digestivo de los bebés puede causar metahemoglobinemia. (oxidación de la hemoglobina que la incapacita para el transporte de oxígeno, causando cianosis, y a veces, asfixia). NO3
- total NCh 409: 50 mg/l Nitritos (NO2
-) El nitrito se forma en la etapa intermedia de oxidación de amonio a nitrato, o de reducción
de nitrato a amonio por acción bacteriana. Su presencia indica contaminación de origen orgánico y ambiente anaeróbico.
Cuando el nitrito entra en el flujo sanguíneo, reacciona con la hemoglobina y forma un
compuesto llamado metahemoglobina. Este compuesto reduce la capacidad de la sangre para transportar oxígeno. El nivel de oxígeno disminuye, y los niños pequeños pueden sufrir de metahemoglobinemia, también conocida como “enfermedad de los bebés azules”.
NO2
- total NCh 409: 1 mg/l Plomo (Pb) La exposición a plomo ya sea por aire, agua o alimentos produce problemas a la salud:
perturbación de la biosíntesis de hemoglobina, anemia, perturbación del sistema nervioso, daños al cerebro, y puede producir abortos.
Es importante el control del pH del agua que se conduce por tuberías compuestas por
plomo, para evitar su corrosión y el ingrso de plomo al agua. Pb total NCH 409: 0,05 mg/l Triclorometano El cloroformo o triclorometano es uno de los trihalometanos que se forman durante la
cloración del agua para desinfectarla, en presencia de material húmico. Durante mucho tiempo fue utilizado como anestésico, pero se discontinuó a causa de su toxicidad. Respirar aire, ingerir alimentos, o tomar agua que contiene suficiente cloroformo por largo tiempo puede dañar el hígado y los riñones como también afectar las vías respiratorias causando necrosis de los tejidos.
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El contacto de la piel con grandes cantidades de cloroformo puede producir ulceración, y es potencialmente cancerígeno.
Cuando el cloro que se usa para la desinfección del agua entra en contacto con las
sustancias orgánicas presentes en ésta, se forman pequeñas cantidades de cloroformo. Triclorometano total NCh 409: 0,1 mg/l Aldicarb Aldicarb es uno de los pesticidas más tóxicos utilizados hoy día. En general el aldicarb y
sus metabolitos se movilizan a través del suelo, y son absorbidos por las raíces de las plantas. El aldicarb se distingue porque es uno de los pesticidas tóxicamente más agudos, y
pequeñas dosis de él pueden ser letales. Aunque es rápida y completamente absorbido por el tracto intestinal, la mayor parte es excretada dentro de las 24 o 48 horas después de la exposición, principalmente en la orina.
Los síntomas de envenenamiento por aldicarb en los humanos incluyen mareos,
decaimiento muscular, calambres estomacales, diarrea, transpiración excesiva, náuseas, vómitos, visión borrosa, y convulsiones.
Aldicarb NCh 409: 10 mg/l En la Tabla 2.1. se presenta un resumen de los límites impuestos por la norma NCh409
para las sustancias del Tipo II mencionadas.
Sustancia
Límite norma NCh409 [mg/l]
Arsénico (As) 0,01 Mercurio (Hg) 0,001 Nitratos (NO3
-) 50 Nitritos (NO2
-) 1 Plomo (Pb) 0,05
Triclorometano (CHCl3) 0,1 Aldicarb
(C7H14N2O2S) 10 Tabla 2.1. – Tabla resumen con algunos de los límites para sustancias químicas de importancia
para la salud impuestos por la Norma chilena NCh409. 2.1.3. Tipo III: Requisitos de Calidad para Elementos Radiactivos El agua potable no debe contener actividad radioactiva superior a los límites estipulados
en la norma. El riesgo a la salud es elevado por la acumulación de compuestos radiactivos en el organismo y formación de cáncer.
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La unidad de medición para estos parámetros es el Becquerel (Bq), que expresa cantidad de material radiactivo ingerido. En la Tabla 2.2. se presentan los límites impuestos por la norma NCh409 para elementos radiactivos (Tipo III).
Sustancia Límite norma NCh409 [Bq/l]
Estroncio 90 0,37 Radio 226 0,11
Actividad beta total (excluyendo Sr-90, Ra-226 y otros emisores alfa) 37
Actividad beta total (incluyendo Sr-90, corregida para K-40 y otros
radioemisores naturales) 1,9 Actividad alfa total (incluyendo Ra-
226 y otros emisores alfa) 0,55 Tabla 2.2. – Límites para elementos radiactivos impuestos por la norma NCh409. 2.1.4. Tipo IV: Requisitos de Calidad para Elementos Organolépticos Esta clasificación incluye los parámetros que pueden ocasionar quejas de los
consumidores en caso de superar cierto límite, como el pH del agua, o compuestos que pueden alterar el sabor, olor, la transparencia o el color del agua, como el manganeso, hierro, compuestos húmicos y algas. El agua potable debe ser inodora e insípida.
Compuestos químicos presentes en el agua como fenoles, diversos hidrocarburos, cloro,
materias orgánicas en descomposición o esencias liberadas por diferentes algas u hongos pueden dar olores y sabores muy fuertes al agua, aunque estén en muy pequeñas concentraciones. Las sales o los minerales dan sabores salados o metálicos, en ocasiones sin ningún olor.
En la Tabla 2.3. se muestran los límites impuestos por la norma para algunos
componentes que pueden causar efectos que alteran la calidad organoléptica óptima del agua potable.
Sustancia
Límite norma NCh409 [mg/l]
Amoniaco 1,5 Hierro 0,3
Manganeso 0,1 Sólidos disueltos
totales 1500 Fenoles 2
Tabla 2.3. - Límites para algunos elementos organolépticos impuestos por la norma NCh409.
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2.1.5. Tipo V: Requisitos de Calidad para Parámetros de Desinfección La norma NCh 409 determina la obligación de someter el agua potable distribuida por redes a un proceso previo de desinfección. Además, exige un tiempo mínimo de contacto entre el desinfectante y el agua antes de su distribución, que depende de la fuente de agua, y una concentración residual de desinfectante activo en la red permanentemente. Como referencia, el tiempo de contacto entre cloro y agua procedente de una fuente superficial, drenes o norias con pH inferior a 8 es de 30 minutos. Cuando se usa cloro libre como desinfectante, la concentración residual en cualquier punto de la red debe alcanzar 0,2 mg/l.
2.2.SELECCIÓN DE TRATAMIENTO
El tratamiento adecuado para una fuente de agua depende del tipo de fuente a que
pertenece. Las fuentes de agua se clasifican en 3 grupos, según las concentraciones de ciertos parámetros presentes en sus aguas (SISS Nº 1745), como se presenta en la Tabla 2.4.
Tipo de Fuente Parámetro Unidades
I II III Arsénico mg/l <0,03 0,03 - 1 >1 Cloruros mg/l <250 <250 >400
Color aparente Pt - Co <20 20 - 100 >100 Hierro filtrable mg/l <0,3 0,3 - 1 >1
Manganeso filtrable mg/l <0,1 0,1 - 0,3 >0,3 Nitratos mg/l <10 ≤10 >10
Sólidos disueltos totales mg/l <1000 <1000 >1000 Sulfatos mg/l <250 <250 >250 Turbiedad UNT <5 >5 ---
Triclorometano mg/l <0,2 ≤0,2 >0,2 Tabla 2.4. – Tipos de fuente para abastecimiento de agua.
Las fuentes Tipo III poseen cloruros y sulfatos que no pueden ser removidos por tratamiento convencional. Se necesita tratamiento terciario, como filtración por membrana u osmosis inversa.
Los procesos de tratamiento adecuados para las fuentes Tipo I y II según los parámetros definidos son los siguientes: Fuente Tipo I • Aguas subterráneas, turbiedad ≤ 5 UNT : sólo Desinfección • Aguas subterráneas, turbiedad > 5 UNT : Filtración en lecho granular � Desinfección • Aguas superficiales, turbiedad < 5 UNT : Filtración en lecho granular � Desinfección
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Fuente Tipo II Es difícil o imposible definir el tipo de tratamiento convencional específico para Fuentes Tipo II basándose solamente en el parámetro de calidad. Para determinar el tipo de tratamiento adecuado y diseñar las etapas, se deben efectuar ensayos de Jar Test en que se definen los tiempos óptimos de floculación, la velocidad de decantación de las partículas y el porcentaje de lodos producidos. La filtración es obligatoria. En las Fuentes Tipo II se incluyen aquellas que requieren oxidación previa de metales (Fe y Mn), y luego tratamiento convencional.
2.3.PROCESOS CONVENCIONALES DE TRATAMIENTO Uno de los principales contaminantes en las fuentes de aguas superficiales de la cuenca de Santiago es la turbiedad. Los demás contaminantes comúnmente presentes son removibles bajo el mismo principio físico-químico que la turbiedad, como el fierro y el manganeso, con un pretratamiento de oxidación con permanganato de potasio o cloro. Se entiende por tratamiento convencional de clarificación para remoción de turbiedad una combinación de los siguientes procesos unitarios:
Coagulación – Floculación – Sedimentación – Filtración - Desinfección A continuación se describirá el objetivo y los rasgos generales de cada proceso y las unidades destinadas a ellos, dejando el proceso de filtración para una descripción más detallada en el punto siguiente.
Coagulación – Floculación La coagulación y floculación se consideran procesos ligados desde un punto de vista operativo. La coagulación es el proceso mediante el cual se reducen las fuerzas de repulsión entre las partículas en suspensión en el agua para causar su aglomeración. Esto se logra mediante la mezcla del agua con un producto químico adecuado, que puede ser un polielectrolito o una sal de aluminio o hierro. Es posible formar partículas submicroscópicas, pero es muy importante una mezcla rápida (hasta 1 segundo) para que el químico logre contacto con la mayor cantidad posible de partículas. La dosificación es muy importante en este proceso. Consiste en una serie de acciones destinadas, a través de las instalaciones correspondientes, a la aplicación al agua de los compuestos químicos (naturales o sintéticos) en la cantidad adecuada, con el objeto de provocar las reacciones físico-químicas de balance electrostático, neutralización, unión, mezcla y densificación de las partículas que conforman la “suciedad” que, a su vez, genera el efecto de turbiedad antes definido.
Este proceso se utiliza en la remoción de turbiedad y color, y de microorganismos patógenos asociados a la presencia de partículas en suspensión. También algunas sustancias
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responsables de producir olor y sabor en el agua pueden ser efectivamente removidas en este proceso. Las estructuras más usadas para producir la mezcla casi instantánea entre agua y químico en las plantas de tratamiento, son los mezcladores mecánicos e hidráulicos. Ejemplos de estos últimos son las canaletas Parshall (ver Figura 2.1.) y vertederos, que están diseñados para producir un resalto hidráulico o una alta turbulencia que maximice la mezcla. Este efecto también puede lograrse mediante la operación de una compuerta o un cambio de pendiente en el ducto diseñados para ese fin. El uso de un sistema u otro depende, entre otras cosas, del caudal de la planta. Por ejemplo, el vertedero triangular suele usarse para caudales pequeños, de hasta 20 l/s, aproximadamente. En los mezcladores mecánicos, la energía para la mezcla se entrega mediante aspas o hélices giratorias, y el tiempo de detención del agua en la unidad puede ser de 1 minuto.
Figura 2.1. – Canaleta Parshall. Vista en planta y lateral. La unión de las partículas para formar estructuras de mayor tamaño que puedan decantar por gravedad, llamadas flocs, se denomina floculación. Los flocs son visibles al ojo y su peso específico es superior al del agua. Durante la floculación, debe haber una lenta agitación por un tiempo prolongado para inducir el contacto entre partículas, y se procuran velocidades constantes en su movimiento. Los floculadores usados en plantas de tratamiento para proporcionar el gradiente de velocidad necesario para una buena floculación pueden ser hidráulicos o mecánicos.
Los floculadores hidráulicos consisten en estructuras por donde circula el agua, y por lo general consisten en canales donde el agua debe realizar giros en 180º para pasar de uno a otro. Existen floculadores hidráulicos horizontales o verticales, según el sentido del flujo de agua (ver Figura 2.2.).
En la floculación, es muy importante el control de las velocidades del flujo, ya que un
aumento brusco de ésta podría romper los flocs ya formados. Por esto los floculadores se diseñan de forma tal que permitan una constancia o una disminución gradual del gradiente de velocidad a
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lo largo del recorrido del agua. El tiempo de retención en la estructura también es importante para la formación de flocs.
Figura 2.2. - Vista en planta de un floculador hidráulico de flujo horizontal.
Los floculadores mecánicos, de forma similar a los coaguladores mecánicos, consisten en un contenedor donde la agitación del agua es proporcionada por mecanismos externos, como paletas. Se respeta el mismo tiempo de retención que en los floculadores hidráulicos, y es posible controlar la velocidad de agitación.
Sedimentación Es el proceso en el que las partículas, una vez que han ganado peso, densidad y tamaño, son arrastradas al fondo por acción de la gravedad. La velocidad o tasa con que las partículas sedimentan es mayor mientras mayor es su densidad. Por esto, es necesaria una etapa de coagulación-floculación previa a la sedimentación, y cuando la turbiedad del agua a tratar es muy alta y de origen mineral, es factible implementar una pre-sedimentación antes del inicio del tratamiento para eliminar las partículas que ya tienen la densidad necesaria para decantar (arenas gruesas, lodos pesados, etc.). Es posible minimizar la turbiedad, el color, los microorganismos y diversas sustancias responsables de olor y sabor en el agua, a través de la sedimentación. Las unidades destinadas a sedimentación se llaman sedimentadores, y según el sentido del flujo de agua dentro de ellos, se clasifican en horizontales, verticales, o de placas inclinadas. Los sedimentadores de flujo horizontal consisten en estanques donde las partículas que ingresan con el flujo horizontal decanten de igual manera que en un recipiente de igual profundidad con un líquido en reposo. La zona inferior de estos sedimentadores, o zona de retención, recibe las partículas que decantan (Ver Figura 2.3.).
Q
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Figura 2.3. – Esquema de sedimentador de flujo horizontal. En los sedimentadores de flujo vertical el agua ingresa por el fondo de la unidad y asciende hasta las canaletas recolectoras ubicadas en la superficie o periferia, en el caso de los sedimentadores circulares. La característica principal de este proceso es la formación de un manto de lodos en la parte inferior del estanque, que ayuda en la retención de partículas del flujo que lo atraviesa. Inclusive, ayuda a la floculación de las partículas por el contacto producido. Para que el manto de lodos permanezca suspendido, la entrada de agua se realiza por pulsos entre intervalos de tiempo, lo que evita la compactación de lodos en el fondo y permite que las partículas que ingresan tengan tiempo de decantar, en vez de seguir un flujo continuo (ver Figura 2.4.).
Figura 2.4. – Sedimentador de flujo vertical ascendente tipo Pulsator.
Los sedimentadores de flujo inclinado o de alta tasa consisten en estanques con placas inclinadas entre 45 a 60º, con poca separación entre sí, por donde el agua que ingresa por el fondo asciende hasta las tuberías de recolección en la parte superior. La entrada de agua se realiza de forma horizontal por tuberías perforadas bajo las placas, y al ascender entre ellas las partículas en suspensión se depositan en su superficie y resbalan hacia el fondo (ver Figura 2.5.). Con el sistema de placas, el área efectiva de sedimentación es mucho mayor que en el caso de un sedimentador de flujo horizontal. La altura de caída de las partículas entre las placas es menor, lo que incrementa la eficiencia del proceso.
Lodo
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Figura 2.5. – Sedimentador de alta tasa de la Planta Punta de Águilas.
Filtración
La filtración es un proceso de separación que consiste en pasar un líquido a través de un material poroso para eliminar sólidos suspendidos y materia coloidal. En la práctica, la filtración es una buena barrera para microorganismos como Giardia y quistes de Cryptosporidium.
El proceso de filtración se realiza en dos etapas: transporte de las partículas hacia adentro
de los poros del medio granular, y adherencia a los granos de éste. Los mecanismos de transporte que actúan en un filtro dependen entre otras cosas del
tamaño de las partículas. A continuación se describen brevemente estos mecanismos: Cernido: Captura de las partículas de tamaño similar a los poros del medio filtrante, vale
decir, mayores que 30 µm, aproximadamente. Sedimentación: Como si los poros de un medio filtrante fuera una pequeña unidad de
sedimentación, las partículas pueden ser transportadas por gravedad atravesando las líneas de flujo si su densidad es suficiente, y ser depositadas sobre los granos.
Intercepción: El régimen de escurrimiento durante la filtración suele ser laminar para
bajas velocidades, de modo que las partículas se mueven a lo largo de las líneas de flujo. Cuando éstas se estrechan por la cercanía de dos granos, la partícula cuyo radio sea mayor que la distancia con los granos quedará adherida a estos. Debido a que las partículas suspendidas tienen una densidad igual a la del agua, ellas serán removidas de la suspensión cuando, en relación con la superficie de los granos del medio filtrante, las líneas de corriente están a una distancia menor que la mitad del diámetro de las partículas suspendidas. Mientras más grande sea la partícula, mayor es la acción de este mecanismo, y éste se reduce de forma proporcional mientras más pequeño sea el tamaño de los granos del lecho filtrante.
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Difusión: Las partículas más pequeñas están sujetas al movimiento errático Browniano causado por el bombardeo de las moléculas de agua, si su diámetro se asemeja al tamaño de dichas moléculas (< 1µm), de manera que tienden a moverse de zonas con mayor concentración de partículas a zonas de menor concentración. En este movimiento, pueden quedar atrapadas en los granos del lecho. Este efecto se incrementa con la temperatura, y se reduce con el diámetro de las partículas y los granos del lecho.
Impacto inercial: Las partículas más grandes pueden sufrir el efecto del movimiento
inercial cuando la velocidad del flujo es alta, de modo que dejan de seguir la línea de flujo para ir a impactar los granos del lecho por la cantidad de movimiento adquirida.
Acción hidrodinámica: Las mismas líneas de flujo que impulsan las partículas pueden
provocarles movimientos de rotación, de manera que con el impulso crucen otras líneas de flujo. Cuando las partículas son más grandes y según sea su forma, al bordear un grano las curvas en las líneas de flujo pueden conducirlas a éste.
Los mecanismos de adherencia de las partículas a los granos del lecho son tres. El más
importante es el efecto de las fuerzas atractivas de Van der Waals, que hace que al pasar a una distancia casi nula de un grano, la partícula se le adhiera por la atracción magnética causada por las órbitas de electrones de cada uno. Este efecto es independiente de la carga eléctrica de las partículas o del pH del agua.
El segundo factor influyente en la adherencia de partículas en los granos del lecho son las
fuerzas electroestáticas, dependientes de la carga positiva o negativa de éstos. La tercera posibilidad es que se tiendan puentes químicos entre las partículas, como
enlaces de hidrógeno, covalentes, iónicos, etc., entre la superficie de los coloides y otras moléculas que se les unen por adsorción.
Los factores más influyentes en la filtración, desde el punto de vista de la operación de
filtros son:
Altura y características del medio filtrante El medio filtrante debe estar compuesto por un material apropiado para filtrar el tipo de suspensión en el agua.
La granulometría apropiada debe determinarse considerando las tasas de filtrado que se quieran alcanzar y el tipo de lavado disponible. Es muy importante que una vez elegido el tamaño de los granos, haya un elevado grado de homogeneidad en todo el lecho para evitar que los granos más pequeños obstruyan los poros o se depositen en la superficie del manto por la acción del lavado.
Un material más fino tiene una mayor eficiencia de remoción de partículas, pero si los flocs del agua entrante son muy grandes o la turbiedad aún es muy alta, la colmatación se produciría muy rápido a nivel de superficie de filtro. En ese caso, es mejor usar un lecho de granos un poco más grandes, y en cambio, una mayor altura de manto, para que la turbiedad quede atrapada a lo largo del manto y se aprovechen las capas inferiores.
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Concentración y características de la materia filtrada Las características físicas y químicas de la suspensión a filtrar pueden ser un factor clave en la filtración. El tamaño de las partículas, resistencia del floc, temperatura del agua, etc. Velocidad de filtración y sus variaciones La tasa de filtración debe ser acorde al medio filtrante. Si se controla adecuadamente, se puede evitar la colmatación temprana de los filtros o bien aprovechar mejor la profundidad del manto. Se deben evitar cambios bruscos de tasa que puedan ocasionar la perforación del lecho (paso de turbiedad a través del lecho). Cuando varían los caudales de operación de la planta, se puede evitar un cambio de tasa controlando el número de filtros operantes. Frecuencia y eficacia de los lavados El tipo de lavado es muy importante para asegurar el buen funcionamiento de los filtros. Es importante que se alcance siempre la tasa de lavado óptima entre 35 y 45 m/h en lavados con agua, o de otra manera, que se alcance el nivel de abrasión apropiado entre las partículas para desprender el material adherido a ellas. La carrera no debe sobrepasar el tiempo requerido para que la pérdida de carga en el manto filtrante alcance un nivel crítico, o en último caso, no se debe superar el tiempo que demora el lecho en perforarse por la turbiedad entrante. La frecuencia de lavados debe asegurar que no se llegue a los extremos mencionados, y la limpieza adecuada del lecho para evitar formación de bolas de barro a largo plazo.
Un factor importante de considerar en una planta de tratamiento, es que el trabajo a realizar por los filtros depende de la eficiencia de los procesos previos a la filtración, ya que deben remover lo que ha pasado a través de los tratamientos anteriores. Tipos de Filtros En la Tabla 2.5. se muestra la clasificación de los filtros rápidos según tasa de filtración, tipo de lecho, sentido del flujo, carga sobre el lecho y control operacional.
Lecho Filtrante Sentido del Flujo
Carga sobre el Lecho
Control Operacional
Arena o antracita Descendente A gravedad Tasa constante y nivel variable
Ascendente Tasa constante y nivel constante
Mixtos
Flujo mixto
A presión
Tasa declinante Tabla 2.5. – Tipos de filtros rápidos clasificados por lecho filtrante, sentido del flujo, carga sobre
el lecho y control operacional.
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Filtros de lecho simple Son aquellos cuyo lecho está formado por un solo material, que suele ser arena o antracita.
El inconveniente de este tipo de filtros es la tendencia a estratificarse durante el lavado: los granos más pequeños suben a la superficie del manto y se depositan en los intersticios de los otros granos. Por este efecto, en los medios de arena convencionales la permeabilidad aumenta con la profundidad del filtro. Debido a esto, el mayor porcentaje de partículas queda retenido en la superficie y, por tanto, la capacidad de almacenamiento de flocs es limitada.
Filtros de lecho mixto
Lo que se busca en un filtro es que la permeabilidad disminuya con la profundidad, de forma que los flocs que atraviesen la superficie del manto queden retenidos en las capas inferiores del filtro. Como al emplear un solo tipo de material granular esto no es posible, pues el flujo de lavado lo estratifica en sentido contrario, se empezaron a utilizar combinaciones de medios de diferentes densidades, de manera que el material de mayor tamaño fuera el de menor densidad para que el flujo ascendente del lavado lo transporte hacia la superficie del manto. Los granos más finos del material de mayor densidad se van al fondo.
La combinación de materiales más común es arena y carbón. El tamaño específico del
carbón es mayor, pero su densidad es menor y después de cada lavado se deposita sobre la arena.
Filtros a presión Son tanques de lámina de acero en que el agua pasa por el medio poroso por empuje de
una presión artificial aplicada. Pueden ser de flujo ascendente, descendente con medios filtrantes constituidos por una o más capas y ascendente-descendente.
Filtros con flujo ascendente En estos filtros la entrada de agua se ubica debajo del manto filtrante. La carga de entrada
es constante, ya que el agua ingresa a través de una tubería conectada a una caja provista de vertederos. Cada tubería conducente a un filtro está provista de medidores y reguladores de caudal.
La filtración ascendente presenta la ventaja de que el agua afluente escurre en el sentido en que los granos del medio filtrante disminuyen de tamaño, lo que hace posible que todo el medio filtrante sea efectivo en la remoción de partículas suspendidas.
Filtros con flujo descendente
Son los más frecuentemente usados en los sistemas de abastecimiento públicos. El agua ingresa a la caja filtrante por arriba del manto, y es recolectada en el fondo. Su mayor simplicidad los hace más confiables y fáciles de operar. Filtros de flujo mixto (ascendente – descendente)
Como los filtros de flujo ascendente pueden tener problemas de fluidificación del lecho en
caso de usar tasas de filtración muy altas, se creó este sistema. En los filtros de flujo mixto, denominados Bi-Flow, parte del agua cruda coagulada es introducida en la parte superior, y la
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restante en la parte inferior del filtro. La colección se hace por medio de tuberías provistas de bocas e instaladas en el interior del medio filtrante (ver Figura 2.6.).
Figura 2.6. – Esquema de filtro de flujo ascendente-descendente.
Tipos de Operación de Filtros Tasa de filtración constante y nivel variable
Este método de operación se conoce como “distribución equitativa de caudal”, porque el caudal total afluente a los filtros se distribuye en iguales cantidades entre las unidades disponibles. El nivel de agua en cada filtro varía independientemente del nivel de los demás, y el caudal de filtración es constante, ya que el aumento de resistencia del filtro es acompañado por el aumento de carga hidráulica disponible. El nivel del agua en la caja del filtro varía desde un valor mínimo, cuando el medio filtrante se encuentra limpio, hasta un valor máximo, cuando el filtro deberá ser lavado. Para evitar que el nivel mínimo se localice debajo de la cima de la capa filtrante, debe haber una válvula en la tubería efluente para ajustarlo, o bien un vertedero común que regule la altura mínima. Este sistema permite tener una tasa de filtración constante.
Tasa de filtración y nivel constantes Este sistema requiere que un dispositivo controlador genere la pérdida de carga que el filtro no tiene a principio de la carrera. Así, a medida que avanza la carrera, se generan más pérdidas de carga en el lecho del filtro, y el dispositivo debe introducir una pérdida menor. Así, el nivel de agua en el filtro se mantendrá constante. Este sistema tiene un mayor costo y es más complicado de operar que otros, ya que se deben evitar variaciones bruscas de caudal cuando un filtro sale de operación para lavado. Tasa de filtración declinante Con este sistema, la tasa de filtración disminuye naturalmente a lo largo de la carrera de un filtro debido a que se dispone de la misma carga hidráulica en todo momento, y en cambio las pérdidas de carga van en aumento a medida que se retienen más partículas en el lecho. Es más fácil de operar que otros sistemas, pues no requiere equipos o controladores.
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Lavado de Filtros
El lavado en filtros rápidos se realiza introduciendo un flujo ascendente en el medio granular, para que la fricción producida por el líquido al pasar entre los granos, y la abrasión entre los mismos remueva las partículas adheridas a ellos. El flujo ascendente produce una fuerza que se dirige en sentido contrario a la del peso propio de los granos y que tiende a reorientarlos en la posición que presente la menor resistencia al paso del flujo.
Durante el lavado con agua, debe haber fluidificación y expansión del lecho para que la
limpieza de los granos sea óptima. De esta manera, ocurre la reclasificación del lecho en partículas más pesadas (al fondo) y más livianas (en la superficie). El flujo ascendente de agua puede introducirse en el filtro de diversas maneras, ya sea mediante una bomba de elevación, un estanque elevado, o por lo que se llama autolavado. El autolavado es un sistema que ocupa el agua filtrada de todas las demás unidades para lavar un filtro. Para que sea efectivo, debe haber una canaleta de agua filtrada común y la cota del vertedero de salida de agua filtrada debe ser mayor que la de la canaleta de lavado de cada filtro. La tasa de lavado óptima que asegura una expansión de lecho apropiada (20 a 50%) es de entre 35 a 45 m/h. Existen otros tipos de lavado que incorporan agua y aire, o bien sistemas auxiliares de lavado como lavado superficial. El concepto detrás de cada tipo de lavado es proporcionar la agitación necesaria a las partículas para que la suciedad acumulada salga con el flujo de agua. En el lavado con aire y agua, la expansión del lecho no es necesaria, porque la agitación es proporcionada por las burbujas de aire que ingresan al filtro. No todos los tipos de lavado son apropiados para todo tipo de lecho. Un lecho de gran altura y material pesado no se expandirá fácilmente, de modo que se debe considerar la inyección de aire u otro sistema auxiliar para asegurar su limpieza. En cambio, el lavado con aire y agua puede no ser adecuado para un lecho mixto con arena y carbón, ya que las burbujas de aire pueden arrastrar el carbón por su baja densidad, causando pérdidas de material en el lecho. Un lavado de este tipo requiere un control cuidadoso, como por ejemplo, en los filtros de la Planta La Florida, en que los lechos son mixtos con arena y antracita y se lavan con aire y agua.
Desinfección
La desinfección consiste en la inactivación de los microorganismos potencialmente infecciosos presentes en el agua, mediante la inyección de un oxidante fuerte. Existen muchos métodos de desinfección y tipos de dsinfectante, pero la elección del método apropiado depende de diversos factores como efectividad, tiempo de contacto, subproductos de desinfección, volatilidad de algunos desinfectantes que pueden ser nocivos para la población, y costos, entre otros. En una planta de tratamiento, la desinfección es un proceso clave, pues es la última barrera para los microorganismos que no fueron removidos en los procesos previos de coagulación-floculación, sedimentación y filtración.
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En la Tabla 2.6. se hace un resumen de los agentes potencialmente infecciosos presentes en el agua residual y las enfermedades que pueden provocar.
Tabla 2.6. – Algunos microorganismos patógenos y las enfermedades que se les asocian (Crook,
1998). Los métodos de desinfección se dividen en la utilización de agentes químicos o agentes no químicos. En el primer grupo, los agentes químicos usados pueden ser cloro libre o combinado, dióxido de cloro, bromo, yodo u ozono, entre otros. El segundo grupo incluye utilización de energía como luz ultravioleta (UV) o radiación gama (γ).
Los métodos de desinfección química empleados tradicionalmente utilizan alguno de los siguientes desinfectantes: cloro libre, dióxido de cloro, hipoclorito sódico o cloraminas. El ozono es una tecnología menos utilizada en la desinfección química. La eficiencia de cualquiera de estos productos desinfectantes es función de su concentración y del tiempo de contacto con la muestra que se quiere desinfectar, de manera que la eficiencia desinfectante aumenta cuando lo hacen los valores de las dos variables citadas. Varios estudios ponen de manifiesto la eficacia relativa de estos productos químicos después de haberlos evaluado con respuesta a diversos microorganismos, llegando a la conclusión de que, en general, el ozono presenta un mayor poder desinfectante, seguido por el cloro y, en último lugar, por las cloraminas formadas durante el proceso de desinfección.
Los compuestos de cloro son los más frecuentemente utilizados en las plantas de
tratamiento de agua, entre ellos el hipoclorito sódico (NaClO), el hipoclorito cálcico (Ca(ClO)2) y el cloro gas (Cl2).
El cloro libre en solución reacciona con el amoniaco del agua para formar cloraminas.
Éstas también sirven como desinfectante, aunque su poder es menor que el del cloro libre. En cambio, son más estables en el tiempo (no forman trihalometanos).
Es muy importante tener en cuenta que la desinfección tiene un poder limitado. La
efectividad de los distintos desinfectantes está influenciada por la naturaleza y condición de los microorganismos. Las esporas bacterianas, por ejemplo, son extremadamente resistentes y muchos desinfectantes químicos normalmente utilizados tienen escaso o ningún efecto sobre ellas. Por esto todos los procesos previos a la desinfección deben funcionar a punto, y el énfasis en la remoción de la turbiedad es primordial.
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En la Tabla 2.7. se muestra la relación C x t (concentración [mg/l] x tiempo de contacto [min]) para el cloro libre con diversos microorganismos. Se observa que para inactivar ciertos quistes de protozoo con cloro libre a la temperatura de 5 ºC se requieren tiempos de contacto impracticables en una planta de producción de agua potable.
Organismo pH Temp [ºC] Concentración
[mg/l] C x t [mg · min/l] Quistes de protozoo G. muris 7 25 2,8 - 7,1 44,8 - 25,5 7 5 1012 - 449 G. lamblia 7 25 1,5 < 15 7 5 2,5 120 N. gruberi 7 25 0,64 - 3,42 12,1 N. fowleri 7,3 - 7,4 25 0,3 - 2,0 12 - 18 A. culbertsoni 7,3 - 7,4 25 1,0 - 40,0 2500 - 7200 E. histolytica 7 27 - 30 2 20 Virus y bacterias
Poliovirus (Mahoney) 6 20 1,5 - 2,5 0,2
6 5 0,47 - 0,49 1,01
Poliovirus 1 (Brunhilde) 6 20 0,3 - 0,7 0,5 - 0,7
Poliovirus 2 6 5 0,48 - 0,51 0,59 Echovirus 5 6 5 0,38 - 0,49 0,57 Echovirus 1 6 20 1,5 0,5 6 5 0,48 - 0,49 0,24 Coxsackievirus A9 6 5 0,46 - 0,49 0,14 Coxsackievirus B5 6 20 0,7 - 2,2 0,5 - 0,7 6 5 0,5 1,25 Coxsackievirus B3 6 20 1,5 0,75 E. coli 7 23 0,1 0,014 6,5 5 0,02 - 0,10 0,02
Tabla 2.7. – C x t para la inactivación del 99% de diferentes organismos con cloro libre (Water Resources Center, Ohio State University, 1987).
La concentración del desinfectante aplicado al agua procesada o tratada dependerá de:
• Calidad y continuidad de los procesos unitarios de tratamiento aplicados hasta la última etapa.
• Demanda del desinfectante a la salida del proceso de tratamiento.
• Decaimiento cinético del desinfectante en su recorrido por la red de distribución,
antes de ser consumida el agua.
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CAPÍTULO 3 - AUDITORÍA A LOS FILTROS EN ESTUDIO El filtro bicapa convencional que se estudiará en esta memoria es el filtro Nº 6 de la
Planta de Tratamiento de Agua Potable Punta de Águilas (Empresa Aguas Manquehue), construido en 1996. Este filtro tiene un lecho compuesto por arena y carbón, y su sistema de lavado es el autolavado con agua.
Este filtro bicapa se compara con el filtro Nº 4 de la Planta de Tratamiento de Agua
Potable La Dehesa (Empresa Aguas Cordillera), modelo Aquazur V, puesto en marcha en el año 2006. Este filtro representa al lecho filtrante monocapa lavado con aire y agua en este estudio.
Las diferencias entre ambos filtros no se limitan a sus características. Su desempeño
también está condicionado por el modo de operación y la calidad de aguas de la planta donde se ubican, como se verá en este capítulo. La comparación técnica entre ellos se hará mediante los resultados de una auditoría realizada en cada uno. Esta auditoría incluye las experiencias necesarias para caracterizar su funcionamiento en las modalidades filtrado y lavado, y su mantención. El procedimiento de cada experiencia y sus resultados se definirán con precisión en este capítulo.
3.1. ESQUEMATIZACIÓN DE LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO DE LAS
PLANTAS EN ESTUDIO
A) Planta Punta de Águilas
La Planta Punta de Águilas presenta una secuencia de tratamiento completo, con unidades destinadas a coagulación, floculación, sedimentación y filtración. Está diseñada para tratar un caudal máximo de 300 l/s.
Como coaguladores se usan dos vertederos triangulares, compatibles con los bajos
caudales de funcionamiento de la planta. Estos se ubican al principio de la planta, en la Cámara de Repartición del agua, que reparte el flujo equitativamente a dos floculadores. Como coagulante, se aplica sulfato de aluminio en dosis variables según la calidad del agua cruda, y se agrega cal para controlar el pH del agua.
Los dos floculadores de la planta son hidráulicos, con gradiente variable. La
sedimentación ocurre en 4 sedimentadores de alta tasa (placas inclinadas). Desde los sedimentadores, el agua se distribuye a 6 unidades filtrantes (filtros bicapa con autolavado).
La desinfección se realiza después de la filtración mediante inyección de gas cloro.
En la Figura 3.1. se presenta un esquema del funcionamiento de la Planta Punta de Águilas.
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Figura 3.1. – Esquema de los procesos de la Planta Punta de Águilas.
B) Planta La Dehesa La Planta La Dehesa presenta una secuencia de tratamiento que comprende coagulación-
floculación, sedimentación y filtración, pero sin una unidad floculadora propiamente tal. Está diseñada para tratar un caudal máximo de 350 l/s.
El coagulante usado es sulfato de aluminio, y la mezcla se produce en el conducto que
lleva el agua a ambas unidades sedimentadoras. En el mismo punto se agrega cal para controlar el pH del agua. Por los resultados de una serie de jar tests realizados sobre el agua cruda de la planta, el punto de aplicación del polímero se desplazó aguas abajo para producir un desfase óptimo respecto a la aplicación de coagulante, con el fin de mejorar la formación de flocs. La naturaleza de la turbiedad que ingresa a la planta es tal que la formación de flocs es dificultosa y requiere un estudio constante de las dosis de coagulante y polímero adecuadas.
Como la planta no cuenta con floculadores, luego de la aplicación de coagulante, la
floculación debe realizarse en el trayecto a los sedimentadores y dentro de éstos. La sedimentación se produce en 2 sedimentadores de flujo horizontal que funcionan en paralelo. Desde estas unidades, el agua se reúne en una canaleta, de donde se distribuye a 5 unidades filtrantes (filtros modelo Aquazur V lavados con aire + agua). En la Figura 3.2. se presenta un esquema del funcionamiento de la Planta La Dehesa.
Vertedero Triangular
Floculador 1
Floculador 2
Sedimentador 1
Sedimentador 2
Sedimentador 3
Filtro Nº1
Filtro Nº2
Filtro Nº3
Filtro Nº4
Filtro Nº5
Filtro Nº6
Estanque de
elevación
Cal, Sulfato Al, Permanganato de K, Polielectrolito
Cloro, Flúor
Sedimentador 4
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Figura 3.2. – Esquema de los procesos de la Planta La Dehesa. 3.2. CALIDAD DE AGUAS DE INGRESO DE LAS PLANTAS EN ESTUDIO
A) Planta Punta de Águilas Las aguas tratadas en la Planta Punta de Águilas proceden directamente del Estero Hualtatas, con aporte del Río Mapocho a través del Canal La Dehesa en diciembre y enero, cuando la demanda de agua potable aumenta.
En su totalidad, estas aguas se caracterizan por su baja turbiedad durante verano y otoño, y alta turbiedad en invierno debido a las lluvias que arrastran el terreno fácilmente erosionable en las laderas con fuerte pendiente que conforman las hoyas hidrográficas del Estero Hualtatas y del río Mapocho. El efecto de los deshielos de primavera también contribuye a incrementos importantes de turbiedad por el arrastre de sólidos gruesos.
En general, las turbiedades de las aguas crudas que llegan a Punta de Águilas superan las
5 UNT la mayor parte del año, tal como se muestra en la Figura 3.3.
Pozos Nogales 1, 2, 3 y Pozo La Dehesa
Tranque
Decantador 1
Decantador 2
Filtro 1
Filtro 2
Filtro 3
Filtro 4
Filtro 5
Pozo Succión
B
Est. La Dehesa
Est. El Zorro
Cal, precloración, Sulfato Al, Poli
Cal, precloración, Sulfato Al, Poli
Flúor
Cloro, Flúor
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TURBIEDAD : AGUA CRUDAPTAP PUNTA DE AGUILA
0
2
4
6
8
10
12
14
16
02-01-06
22-01-06
11-02-06
03-03-06
23-03-06
12-04-06
02-05-06
22-05-06
11-06-06
01-07-06
21-07-06
10-08-06
30-08-06
19-09-06
09-10-06
29-10-06
18-11-06
08-12-06
28-12-06
AÑO 2006
LL
EG
AD
A T
UR
BIE
DA
D(U
NT
)
Figura 3.3. – Turbiedad semanal del agua cruda en Planta Punta de Águilas durante 2006.
Cuando se reciben aportes del Río Mapocho, es necesario considerar el manganeso
presente en estas aguas. La Figura 3.4. presenta las concentraciones de manganeso total y disuelto desde enero a octubre del año 2006. Sólo una baja proporción del manganeso total se encuentra disuelta en el agua, de modo que el tratamiento coagulación-floculación-sedimentación debería ser efectivo en remover manganeso en suspensión, en conjunto con oxidación por permanganato de potasio para alcanzar el límite de 0,1 mg/l de manganeso total de la norma NCh 409.
M ANGANESO AGUA CRUDAPTAP PUNTA DE AGUILA
0,0000,020
0,0400,0600,080
0,1000,120
0,1400,1600,180
AÑO 2006
Mn Total Mn Disuelto
Figura 3.4. – Concentraciones de manganeso total disuelto en agua cruda de la Planta Punta de
Águilas durante 2006 (medición semanal).
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La presencia de amonio en el agua cruda es muy baja, lo que indica que no hay contaminación reciente en las cercanías aguas arriba de la toma de agua con excepción de un peak durante el mes de enero (ver Figura 3.5.). Aún así, el límite que establece la norma (0,25 mg/l) se respeta a lo largo del año.
La materia orgánica no está directamente normada por la NCh 409, aunque sí lo están los
triclorometanos (TCM), residuos de la cloración en presencia de material húmico, por su potencial cancerígeno. La concentración máxima permitida para este compuesto en la nueva versión de la norma NCh 409 es de 0,1 mg/l.
Se observa un incremento de materia orgánica en los meses de invierno, debido al arrastre
de vegetación por las lluvias (Figura 3.5.). El control de materia orgánica en el afluente se hace mediante la medición UV 254 (radiación ultravioleta).
La realización de Jar Tests que controlan las dosis de coagulante, polímero y oxidante
adecuadas es periódica. Se ha demostrado que la remoción de materia orgánica es más eficiente a pH bajos. En algunos casos, sólo se requiere bajar el pH antes de la coagulación para remover la materia orgánica.
AMONIO-UV 254 AGUA CRUDAPTAP PUNTA DE AGUILA
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
02/01/2006
25/01/2006
17/02/2006
12/03/2006
04/04/2006
27/04/2006
20/05/2006
12/06/2006
05/07/2006
28/07/2006
20/08/2006
12/09/2006
05/10/2006
28/10/2006
20/11/2006
13/12/2006
AÑO 2006
AM
ON
IO (
mg
/l)
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
uv
25
4 (
cm
-1
)
NH4 UV254
Figura 3.5. – Concentración de amonio y medición de materia orgánica por UV 254 en agua
cruda de la Planta Punta de Águilas, durante 2006 (medición semanal). El aporte de hierro de las fuentes de esta planta son bajos (ver Figura 3.6.) considerando el
límite máximo de 0,3 mg/l impuesto por norma. Por procesos convencionales de remoción de turbiedad es posible lograr este límite inclusive a partir de una concentración inicial de 10 mg/l de Fe, puesto que se presenta en su forma suspendida.
32
HIERRO AGUA CRUDA PTAP PUNTA DE AGUILA
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
A ÑO 2 0 0 6
Agua Cruda
Figura 3.6. – Concentración de hierro en agua cruda de la Planta Punta de Águilas durante 2006
(medición semanal). El pH del agua cruda tiende a ser levemente básico (Figura 3.7.). Para mantener el pH del
agua dentro del rango 6,5 – 8,5 establecido en la norma se agrega cal al inicio del tratamiento, evitando así la baja de pH por adición de coagulantes y polímeros.
ALCALINIDAD/Ph AGUA CRUDA PTAP PUNTA DE AGUILA
5
15
25
35
45
55
65
75
85
95
105
02-01-06
22-01-06
11-02-06
03-03-06
23-03-06
12-04-06
02-05-06
22-05-06
11-06-06
01-07-06
21-07-06
10-08-06
30-08-06
19-09-06
09-10-06
29-10-06
18-11-06
08-12-06
28-12-06
Alc
alin
ida
d
(mg
/l C
aC
o3)
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
Ph
Alcalinidad ph
Figura 3.7. – Alcalinidad y pH de agua cruda en Planta Punta de Águilas.
En resumen, las características químicas y físicas de las aguas que ingresan a la planta
Punta de Águilas están dentro del rango que hace posible su potabilización mediante los procesos convencionales de oxidación, coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección.
33
B) Planta La Dehesa
Las aguas tratadas en la Planta La Dehesa proceden del Estero Arrayán y del Estero Hualtatas, y son conducidas por el Canal La Poza y Las Quiscas hasta el Tranque La Dehesa, aledaño a las instalaciones de la planta, donde se almacenan. El embalse tiene un volumen de 1.200.000 m3, pero se opera hasta un máximo de 750.000 m3, y cuenta con un vertedero de crecidas.
El estancamiento de las aguas en el tranque de forma previa al tratamiento altera la calidad del agua que ingresa a la planta. Se produce una beneficiosa sedimentación de sólidos, pero el lago formado crea un ecosistema que induce al incremento de materia orgánica, generación de fauna y flora adecuados al medio, e inclusive la eventual intervención humana en las aguas por el atractivo recreacional que supone para los habitantes cercanos al tranque. Los aportes de nitrógeno aumentan la posibilidad de eutroficación, y la luz solar incentiva la proliferación de algas, que afectan los posteriores procesos de coagulación-floculación y sedimentación. El tiempo de retención en el tranque es considerable, de manera que la materia que ingresa está sujeta a diferentes interacciones, como intercambio iónico, degradación y formación de moléculas complejas. El producto final de estos procesos es una turbiedad de tipo coloidal, de difícil remoción. Esta situación caracteriza las aguas de esta planta. La turbiedad medida en el Tranque La Dehesa sobre el agua que está ingresando a la planta se mantiene alrededor de 5 UNT a lo largo del año, con excepción de la época de lluvias en invierno, en que alcanza valores superiores a 15 UNT (Figura 3.8.). Se considera como agua cruda el agua que proviene del Tranque La Dehesa. Las turbiedades más bajas se observan en otoño, cuando ha cesado el efecto de derretimiento de nieves.
PTAP La Dehesa Turbiedad Agua Cruda - Tranque La Dehesa
0
5
10
15
20
25
02/01/2006
16/01/2006
30/01/2006
13/02/2006
27/02/2006
13/03/2006
27/03/2006
10/04/2006
24/04/2006
08/05/2006
22/05/2006
05/06/2006
19/06/2006
03/07/2006
17/07/2006
31/07/2006
14/08/2006
28/08/2006
11/09/2006
25/09/2006
09/10/2006
23/10/2006
06/11/2006
20/11/2006
04/12/2006
18/12/2006
AÑO 2006
Lle
ga
da
PT
AP
Tu
rbie
da
d (
UN
T)
Figura 3.8. – Turbiedad de agua cruda en Planta La Dehesa.
Estas aguas presentan cantidades bajas de manganeso y hierro, y la fracción más importante del primero corresponde a manganeso en suspensión, que es fácilmente removible en los tratamientos convencionales de remoción de turbiedad (Figuras 3.9. y 3.10.).
34
PTAP LA DEHESA MANGANESO : AGUA CRUDA
TRANQUE LA DEHESA
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
02-01-06
22-01-06
11-02-06
03-03-06
23-03-06
12-04-06
02-05-06
22-05-06
11-06-06
01-07-06
21-07-06
10-08-06
30-08-06
19-09-06
09-10-06
29-10-06
18-11-06
08-12-06
28-12-06
Mn
(mg
/l)
Mn Total Mn Disuelto
Figura 3.9. – Concentración de manganeso total y disuelto en agua cruda de Planta La Dehesa.
PTAP LA DEHESAHIERRO TOTAL AGUA CRUDA
00,02
0,040,06
0,080,1
0,120,140,160,180,20,220,240,260,280,30,32
02-01-06
22-01-06
11-02-06
03-03-06
23-03-06
12-04-06
02-05-06
22-05-06
11-06-06
01-07-06
21-07-06
10-08-06
30-08-06
19-09-06
09-10-06
29-10-06
18-11-06
08-12-06
28-12-06
Fe
To
tal
(mg
/l)
Figura 3.10. – Concentración de hierro en agua cruda de Planta La Dehesa.
Respecto a la concentración de materia orgánica, en el registro de mediciones de 2006
(Figura 3.11.) se observan valores moderados, con excepción de los meses de invierno y principios de primavera, donde se presencia un alza sostenida como consecuencia de las lluvias.
35
PTAP LA DEHESAAMONIO / UV 254 AGUA CRUDA
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
02-01-06
22-01-06
11-02-06
03-03-06
23-03-06
12-04-06
02-05-06
22-05-06
11-06-06
01-07-06
21-07-06
10-08-06
30-08-06
19-09-06
09-10-06
29-10-06
18-11-06
08-12-06
28-12-06
AÑO 2006
AM
ON
IO (
mg
/l)
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0,070
UV
25
4 (
cm
-1
)
NH4 UV254
Figura 3.11. - Concentración de amonio y medición de materia orgánica por UV 254 en agua
cruda de la Planta La Dehesa. En la Figura 3.12 se presenta la evolución de la alcalinidad y del pH del agua cruda durante el año 2006.
PTAP LA DEHESAAlcalinidad / pH Agua Cruda
30
35
40
45
50
55
60
65
02-01-06
22-01-06
11-02-06
03-03-06
23-03-06
12-04-06
02-05-06
22-05-06
11-06-06
01-07-06
21-07-06
10-08-06
30-08-06
19-09-06
09-10-06
29-10-06
18-11-06
08-12-06
28-12-06
Lle
ga
da
PT
AP
A
lca
linid
ad
(m
g/l
Ca
Co
3)
6,56,87,17,47,788,38,68,99,29,5
pH
(U
nid
ad
es
)
Alcalinidad TQE. DEHESA pH TQE.DEHESA
Figura 3.12. – Alcalinidad y pH de agua cruda en Planta La Dehesa.
36
3.3.DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FILTRACIÓN
A) Planta Punta de Águilas
En la Tabla 3.1. se presenta un resumen de las características de proyecto de las unidades filtrantes de Punta de Águilas:
Nº UNIDADES 6 Largo 7,0 m DIMENSIONES Ancho 3,8 m
SUPERFICIE FILTRANTE EFECTIVA 20,3 m2 Capa 1: Carbón TE: 1,1 mm 45 cm MATERIAL
FILTRANTE Capa 2: Arena TE: 0,5 mm 25 cm LECHO DE SOPORTE Grava 30 cm SISTEMA DE LAVADO Autolavado (agua) CAUDAL MÁXIMO TOTAL 300 l/s Tabla 3.1. – Características de proyecto de los filtros de la Planta Punta de Águilas. Los filtros de la Planta Punta de Águilas se caracterizan por su lecho bicapa, formado por
arena y carbón, y su sistema de autolavado. Las 6 unidades filtrantes están diseñadas para un caudal total de 300 l/s.
El proceso de filtración en estas unidades se produce de la siguiente manera: - El agua decantada ingresa a los filtros mediante una válvula de entrada por unidad. La
válvula de desagüe y la de desagüe de fondo permanecen cerradas. - El flujo atraviesa verticalmente las capas del lecho, por gravedad. - Bajo el lecho de soporte, el agua filtrada es recogida a través de boquillas perforadas
conectadas a los lados de tuberías que la conducen a la canaleta de agua filtrada. El agua de esta canaleta es recibida en la galería de agua filtrada, que es común para todos los filtros, de manera que todas las unidades se encuentran comunicadas.
El autolavado funciona como se describe a continuación: - Se cierra la válvula de alimentación de agua decantada de la unidad a lavar. - Se abre la válvula de desagüe de agua sucia de lavado. - El agua filtrada de las demás unidades entra al filtro desde la galería de agua filtrada,
pasa por las boquillas perforadas y asciende verticalmente por el lecho filtrante. - Una vez que atraviesa el lecho y lo limpia, el agua sucia se vierte en la canaleta de
agua de lavado y sale del filtro. - El tiempo de lavado es de 15 minutos. Luego de finalizado éste, se vuelve a cerrar la
válvula de desagüe y a abrir la válvula de entrada de agua decantada.
37
En la Figura 3.13. se presenta un esquema de un filtro bicapa como el modelo usado en la Planta Punta de Águilas:
1 – Entrada de agua decantada 2 – Canaleta recolectora de agua de lavado 3 – Lecho filtrante, capa de carbón (45 cm) 4 – Lecho filtrante, capa de arena (25 cm) 5 – Lecho de soporte, grava (30 cm) 6 – Tuberías de drenaje 7 – Canaleta recolectora de agua filtrada y de entrada de agua de lavado
Figura 3.13. – Esquema de filtro bicapa con autolavado de la Planta Punta de Águilas.
B) Planta La Dehesa
La filtración ocurre en una batería de 5 filtros modelo Aquazur V adaptados a la Planta La Dehesa, de alta tasa, monocapa, y con un sistema de lavado automatizado, con aire y agua. Las características de estas unidades se incluyen en la Tabla 3.2.
Nº UNIDADES 5
Largo 5,0 m DIMENSIONES Ancho 4 m
SUPERFICIE FILTRANTE EFECTIVA 20 m2 MATERIAL FILTRANTE
Arena gruesa TE: 0,96 mm 1,5 m
SISTEMA DE LAVADO Lavado Aire-Agua CAUDAL MÁXIMO TOTAL 350 l/s Tabla 3.2. – Características de proyecto de los filtros de la Planta La Dehesa.
La adaptación del modelo Aquazur V usada en La Dehesa posee algunas variaciones
respecto del modelo teórico original, pero la filosofía de funcionamiento es la misma. Las características del modelo original están detalladas en la sección de Apéndices.
A continuación se presentan los valores teóricos característicos de algunos parámetros de
los filtros Aquazur V desde el manual de Degrémont que deben estar presentes para su correcto funcionamiento:
Material lecho filtrante: arena gruesa Tamaño específico lecho filtrante: 0,95 – 1,35 mm (límites: 0,7 – 2 mm) Profundidad lecho filtrante: 0,8 – 1,5 m Profundidad del agua sobre el lecho: 1 – 1,2 m
7
3
1
2
4
5
6
38
El proceso de lavado con aire y agua presenta tres etapas: 1.- Aplicación de aire para desapisonamiento de la arena: formación de un colchón de
aire por insuflación a un caudal de 55 Nm/h. El aire aporta la energía para la agitación de los granos de arena, permitiendo separar la materia en suspensión retenida.
Duración: 3 minutos. Tasa aire: 55 Nm3/m2/h 2.- Lavado con aire + agua: el agua asegura el transporte de la materia en suspensión
desprendida gracias a la energía aportada por el aire. Las velocidades de agua y aire se establecen de manera de evitar pérdidas de arena del manto.
Duración: 4 minutos. Tasa agua: 6 m/h. Tasa aire: 55 Nm3/m2/h 3.- Aplicación de agua para enjuague: con agua solamente, se evacuan las materias en
suspensión desprendidas en la etapa anterior situadas por encima del nivel de arena, y se eliminan las burbujas de aire que puedan quedar en el lecho filtrante.
Duración: 10 minutos. Tasa agua: 18 m/h. El sistema de drenaje de los filtros Aquazur V está formado por un fondo falso consistente
en una estructura a modo de parrilla con boquillas que recogen el agua filtrada, y durante el lavado permiten el paso del agua y aire. A diferencia de los filtros convencionales, no hay un lecho soportante en estos filtros.
Una de las ventajas de este modelo de filtros es que permite altas tasas de filtración
asegurando asimismo un buen lavado. El manto filtrante está formado por arena gruesa, y es más profundo que el de los filtros convencionales. Las alturas de agua sobre el manto deben ser siempre altas para mantener presiones positivas en éste (1 – 1,2 m de agua).
El funcionamiento de los filtros de esta planta en modalidad filtrado es el siguiente:
- El agua ingresa a cada filtro por una canaleta central ubicada por encima del lecho filtrante
(que durante el lavado, corresponde a la canaleta de salida de agua de lavado, que la conduce a otra salida), desde una galería que comunica el agua decantada de los dos sedimentadores.
- Atraviesa el lecho filtrante verticalmente, descendiendo hasta el fondo de la unidad. - El fondo falso consiste en una parrilla de boquillas verticales que recogen el agua y la
conducen al canal de agua filtrada, por donde sale del filtro e ingresa a una tubería. - La tubería que sale de cada filtro está comunicada con un turbidímetro individual. El agua
filtrada de todas las tuberías se junta en una sola, que lleva al pozo de succión. El procedimiento de lavado es el siguiente:
- Se corta la entrada de agua decantada de la unidad a lavar. El cierre de la válvula se
realiza de forma automática, comandado por el operador cuando empieza el lavado. - Se abre la válvula de desagüe de agua sucia de lavado. Proceso automático.
39
- Durante las tres etapas de lavado, el agua y/o aire entra por las boquillas del fondo del filtro y asciende a través del manto. En las etapas de aire + agua y agua sola, los caudales de agua son de 120 m3/h y 360 m3/h, respectivamente.
- El agua sale por la canaleta de agua de lavado hacia una tubería de evacuación. - El tiempo de lavado es de 17 minutos. Luego de finalizado éste, se vuelve a cerrar la
salida de la canaleta de lavado y a abrir la alimentación de agua decantada del filtro.
En la Figura 3.14. se presenta un esquema de los procesos de lavado y filtrado de los filtros Aquazur V.
1 – Canaleta de Entrada de agua decantada y salida de agua de lavado 2 – Lecho filtrante (arena gruesa) 3 – Drenaje: Parrilla con boquillas 4 – Canaleta de salida de agua filtrada, y entrada de agua y aire de lavado
Figura 3.14. – Esquema de filtro Aquazur V de Planta La Dehesa. 3.4. PRUEBAS EN AUDITORÍA
Las pruebas realizadas en los filtros durante las respectivas auditorías se presentan y explican a continuación:
3.4.1. Perfil de Turbiedades durante el Filtrado y Lavado: Seguimiento de las turbiedades de agua decantada (que ingresa al filtro) y filtrada a lo
largo de la carrera del filtro, hasta evidenciarse mediante este parámetro la perforación del lecho filtrante por un aumento sostenido de la turbiedad saliente.
Para realizar este perfil, se muestrea el agua filtrada de la unidad cada 2 minutos durante
los primeros 20 minutos, y posteriormente cada 10 minutos hasta completar la hora. A partir de la primera hora de filtrado, las muestras se toman cada hora. Se miden las turbiedades de las muestras y se grafican para definir las distintas etapas de la carrera del filtro en lo referente a la turbiedad filtrada: el período de maduración, estabilización y perforación del lecho.
1
2
34
40
Las características del agua decantada varían poco en un período del orden del tiempo de estudio, de modo que el muestreo de agua decantada se hace cada dos horas. Se mide su turbiedad para apreciar la diferencia entre el agua de ingreso y de salida del filtro.
La curva de turbiedad a lo largo de la carrera de un filtro tiene generalmente la forma que
se indica en la Figura 9:
Tiempo
Turbiedad del agua
filtrada
a
c
d
b
a: período de maduración
b: evolución de la turbiedad en filtración
c: perforación del filtro
d: limite de turbiedad
Tiempo
Turbiedad del agua
filtrada
a
c
d
b
a: período de maduración
b: evolución de la turbiedad en filtración
c: perforación del filtro
d: limite de turbiedad
Figura 3.15. – Esquema de un perfil de turbiedad de una carrera de filtración, con sus etapas.
El Perfil de Turbiedades de Lavado se realiza a partir de las turbiedades medidas en muestras tomadas durante el lavado, cada 30 segundos durante los primeros 3 minutos, y luego cada minuto hasta completar el tiempo de lavado del filtro. Generalmente, el Perfil de Turbiedad de Lavado es representado por una curva similar a la de la Figura 10:
Figura 3.16. – Esquema de un perfil de turbiedad de lavado.
3.4.2. Tasas de Filtrado y Lavado:
Medición de la velocidad de filtración y de lavado. Se determina para conocer el caudal que atraviesa el manto filtrante por unidad de superficie en un tiempo dado, equivalente a la tasa de filtrado o lavado según sea el caso.
La tasa de filtrado óptima recomendada para filtros convencionales está en el rango 144 – 192 m3/m2/día (o equivalentemente, 6 – 8 m/h), y la de lavado debe estar entre 840 y 1080 m3/m2/día (35 – 45 m/h).
tiempo
Turbiedad
41
Para su medición, se utiliza un cronómetro y una varilla de madera con clavos cada 10 cm puesta al borde del filtro. El procedimiento es el siguiente:
- Durante la filtración, cerrar la válvula de alimentación. - Con la válvula de agua filtrada abierta, medir los tiempos, en segundos, que tarda el agua en
bajar de un clavo al otro sobre la varilla. - Finalizada la medición, abrir nuevamente la válvula de alimentación.
Velocidad (m/h) = d (m) * 3600 (seg/h) Tiempo de descenso (seg)
donde d es distancia en metros del descenso de nivel (0,10 m)
3.4.3. Perfil de Pérdidas de Carga:
Medición de la carga hidráulica total a distintas profundidades del lecho filtrante a lo
largo de la carrera. El objetivo es localizar el frente de atasco dentro del lecho y ver su evolución durante la carrera de filtración.
Se utiliza tubos de 20 cm perforados con pequeños agujeros para que sólo el agua (sin gránulos de arena) penetre a su interior. Las extremidades de estos tubos se tapan y se conectan para formar un tubo de la altura total del lecho (Figura 3.17.). A cada tubo se conecta una manguera transparente. La longitud de los tubos conectados debe ser suficiente para hacer un solo tubo cuyo extremo inferior esté al nivel del fondo del filtro.
Se instala un tablero graduado (Figura 3.18.) donde se fijan las extremidades de las mangueras. El tablero debe estar a una altura tal respecto al filtro que permita visualizar los meniscos de agua dentro de las mangueras para medir su altura en el tablero.
Figura 3.17. Figura 3.18.
42
La metodología a seguir para medir pérdidas de carga con este sistema es la siguiente: - Vaciar el agua del filtro; - Introducir el tubo (compuesto de todos los tubos conectados) con las mangueras dentro del
lecho de forma vertical; - Aspirar el agua en las mangueras para llenarlas; - Conectar las mangueras al tablero graduado de medición de los niveles; - Llenar el filtro y empezar el ciclo de filtración; - Medir y registrar el nivel del agua en cada manguera periódicamente durante la totalidad del
ciclo de filtración; - Graficar el perfil de pérdida de carga
Conocida la altura del nivel de agua en el filtro, la pérdida de carga en un determinado punto del lecho será la diferencia entre la altura de la superficie de agua en el filtro y la del menisco de la manguera correspondiente a esa profundidad de lecho. La Figura 3.19. es un ejemplo de perfil de pérdidas de carga.
Profundidad del lecho (cm)
Pérdida de carga (m CA)
Presión en el medio (m CA)
Antracita
Arena
Zona de mezcla
Plano de agua
Grava
Profundidad del lecho (cm)
Pérdida de carga (m CA)
Presión en el medio (m CA)
Antracita
Arena
Zona de mezcla
Plano de agua
Grava
Figura 3.19.– Gráfico genérico de Pérdida de Carga a lo largo del lecho en diferentes tiempos.
3.4.4. Expansión del Lecho Filtrante durante el Lavado
Aumento de la altura del manto filtrante durante el lavado del filtro. Con el valor de expansión del lecho se puede obtener información sobre la efectividad del lavado. El rango óptimo es de 20 a 50% de expansión respecto a la altura del lecho. Se calcula como:
% expansión = Distancia de la punta inferior de la varilla a la última tapa con arena *100
Espesor del manto
43
Para medir esta altura es necesario fijar una varilla con pequeñas tapas adheridas cada 2 cm sobre el lecho seco, antes del lavado (Figura 3.20.). Se lava el filtro en las condiciones normales de operación, y una vez finalizado el lavado, se mide hasta qué altura se llenaron las tapas con arena o con carbón, según sea el medio filtrante superior del lecho.
Figura 3.20. – Varilla de medición de expansión del lecho filtrante instalada sobre el lecho del
filtro.
3.4.5. Ensayo Kawamura, 2000 Medición de la retención de flocs a diferentes profundidades del medio filtrante. Para conocer el nivel de retención de flocs en el lecho, se toman muestras de éste antes y después del lavado, cada 20 cm de profundidad del lecho, hasta el fondo. Estas muestras se llevan a laboratorio en bolsas herméticamente cerradas con la etiqueta correspondiente.
El ensayo consiste en colocar 50 ml de una muestra en una probeta, llenarla con agua hasta los 100 ml, tapar y agitar por 20 segundos. El agua de la probeta se traspasa a un erlenmeyer de 500 ml. Con la misma muestra de lecho en la probeta, se vuelve a completar los 100 ml con agua y a agitar, repitiendo el procedimiento hasta completar 500 ml en el erlenmeyer. El protocolo completo de este ensayo se presenta en los Apéndices.
Finalmente, se homogeniza el agua del erlenmeyer y se mide su turbiedad dos veces para
obtener un promedio. El criterio de evaluación de la eficacia de la retención de flocs en el medio filtrante es el siguiente:
Retención de los flocs (NTU/100 ml de material) = Turbiedad de la muestra x 2
- Entre 30 y 60 UNT/100 mL: el filtro está limpio y trabajando en la fase de maduración - Entre 60 y 120 UNT/100 mL: el filtro está un poco sucio pero el lavado no necesita
un replanteamiento
- > 120 UNT/100 mL: el filtro está sucio y es necesario revisar el sistema de lavado, su procedimiento y su eficacia
- > 300 UNT/100 mL: el filtro tiene potencialmente problemas de bolas de barro
44
En la Planta Punta de Águilas, este ensayo se realizará para lavado con bomba y sin bomba.
3.4.6. Granulometría Determinación de la distribución de los tamaños de los granos de una muestra de árido. Se
grafica el porcentaje de material de la muestra que pasa por mallas con diferentes diámetros de enrejado.
A partir de este estudio, por interpolación sobre la curva obtenida, es posible encontrar el
Tamaño Específico (TE) del material en estudio, que corresponde al diámetro de partículas tal que el 10% de la muestra es inferior a ese diámetro (D10). De forma similar, se determina el D60 de la muestra, y es posible obtener el Coeficiente de Uniformidad del material:
Abertura en mm del tamiz teórico por el que
Coeficiente de uniformidad (CU) = pasa el 60% de la muestra
Tamaño efectivo
3.4.7. Bolas De Barro En la Planta Punta de Águilas se realizó la medición de porcentaje de bolas de barro del
filtro a estudiar. Para medir este porcentaje, se retiran muestras de un volumen determinado de diferentes
puntos del lecho filtrante, incluyendo material de la zona de intermezcla de las capas. Usando un tamiz Nº 10 (diámetro de 2 mm), se separan las bolas de barro que pueda tener cada muestra sumergiendo el tamiz en un balde con agua, teniendo cuidado de que no se rompan.
Las bolas de barro que quedan en el tamiz se introducen cuidadosamente en una probeta
graduada con una cierta medida de agua. El aumento del volumen de agua de la probeta será el volumen de las bolas de barro.
% Bolas de Barro = 100 x (Aumento de volumen en la probeta)
volumen muestra de lecho
Una vez medido el porcentaje, el criterio de evaluación de la situación del lecho es el presentado en la Tabla 3.3.
45
% de volumen de bolas de lodo
Condiciones del medio filtrante
0 – 0,1 Excelente 0,1 – 0,2 Muy bueno 0,2 – 0,5 Bueno 0,5 – 1,0 Regular 1,0 – 2,5 De regular a malo 2,5 – 5,0 Malo
7,5 Muy malo Tabla 3.3. – Clasificación del lecho filtrante según su porcentaje de bolas de barro.
3.4.8. Desviación del Lecho de Soporte
Se determinó las variaciones de nivel del lecho de soporte del filtro estudiado en Punta de Águilas. Esto se hace mediante una varilla con marcas cada 10 cm que se introduce verticalmente en el lecho hasta topar el lecho de soporte. Se mide la altura entre el lecho filtrante y una marca determinada de la parte de la varilla que sobresale de la capa superior del manto. Este procedimiento se repite en diversos puntos del lecho, formando una grilla, de modo de graficar después las variaciones de altura a lo largo del lecho de soporte.
3.4.9. Pruebas de Filtrabilidad
En la Planta La Dehesa se realizó, además de las pruebas de la auditoría, una prueba de filtrabilidad para intentar reproducir en laboratorio los resultados de turbiedad obtenidos.
Estas pruebas se realizaron usando columnas de 2,4 cm de diámetro con una altura de 30 cm del mismo material de los lechos filtrantes. Se prueba filtrar en estas columnas agua cruda y decantada de la planta, usando los reactivos y dosis de la Tabla 3.4.
Muestra Coagulante Dosis
[mg/l] 0,25 0,5 0,75
CATFLOC
1,0 0 5 10
Sulfato de Aluminio
15 3 5 10
Agua cruda
Cloruro Férrico
15 Agua decantada Ninguno -
Tabla 3.4. – Muestras, coagulantes y dosis a usar en las pruebas de filtrabilidad de la Planta La Dehesa.
46
En todas las pruebas el coagulante se agregó a la muestra correspondiente de agua seguido de mezcla rápida. La cantidad a filtrar en las columnas de filtración fue de 1 litro de cada muestra. Solamente con el CATFLOC, se repitió la prueba con la dosis quepresentó más baja turbiedad en la prueba, agregando una etapa de mezcla lenta posterior a la mezcla rápida, de 10 y 20 minutos respectivamente.
La tasa de filtración utilizada fue de aproximadamente 5 m/h para evitar flujos preferenciales en las paredes de las columnas. Si en la prueba de filtrabilidad no se repiten los estándares de turbiedad obtenidos en la planta, es posible que haya un problema de operación en los filtros, aunque este resultado no es concluyente. Esta prueba también tuvo como objetivo determinar la eficacia de la filtración directa sobre el agua cruda de la Planta La Dehesa usando los diferentes coagulantes y dosis de la Tabla 8.
3.5.DESARROLLO DE EXPERIENCIAS
Se diseñó una Carta Gantt para el trabajo a realizar, contemplando todas las actividades de las auditorías. Se considera como fecha de inicio el día 7/08/2006. La Carta Gantt se presenta en la sección de Apéndices. En ambas plantas se realizaron auditorías en verano y en invierno, con la finalidad de observar la influencia de la temperatura en el tratamiento. Las auditorías de verano, sin embargo, sólo incluyeron dos experiencias: la confección de perfiles de turbiedad de filtración y lavado, y ensayo Kawamura. A) Planta Punta de Águilas
Las experiencias se iniciaron en la Planta Punta de Águilas el día 23 de agosto de 2006, con las actividades planeadas para invierno. Posteriormente, las pruebas programadas para verano se hicieron entre el 19 y el 21 de diciembre. Se hará una descripción general del desarrollo de algunas de las actividades de invierno, que abarcan el total de las experiencias de la auditoría.
Inicialmente, y siguiendo el procedimiento, se procedió a vaciar el filtro Nº 6. Para secar
la unidad, se colocó un tapón de aproximadamente 40 cm de diámetro en la salida de agua filtrada de la unidad Nº 6, de manera de evitar el ingreso de agua desde otros filtros.
Una de las principales desventajas observadas en estos filtros es la dificultad de aislar una
unidad filtrante de las restantes, pues no se cuenta con una válvula que cierre el paso de agua hacia y desde la galería de agua filtrada. El tapón diseñado para aislar un filtro de los demás es de difícil instalación y no logra la estanqueidad requerida.
Una vez aislado el filtro, se abrió la válvula de desagüe de agua de lavado y la válvula de
desagüe de fondo del filtro Nº 6. El vaciado del filtro resultó lento, dado que cuando el nivel de
47
agua es más bajo que el nivel de la canaleta de agua de lavado, solamente se evacúa por el desagüe de fondo, que es una salida más estrecha.
Cuando el lecho filtrante se secó, se instaló la varilla con tapas para medir expansión del
lecho y se procedió a realizar el lavado del filtro Nº 6, sin bomba.
Después de terminado el lavado, sin embargo, no fue posible medir expansión del lecho. No se pudo vaciar completamente la caja filtrante porque no se colocó correctamente el tapón que aísla la unidad de las demás. Debido a la presión del agua en la galería, además fue imposible retirarlo, y durante el intento de vaciado las tapas de la varilla para medición de expansión del lecho se vaciaron de material debido al movimiento poco uniforme del agua, que seguía fluyendo irregularmente desde el fondo. La expansión del lecho se midió en el lavado posterior a la carrera analizada. Sin embargo, se logró instalar adecuadamente en el lecho el tubo con mangueras para medición de pérdidas de carga. El tablero graduado se fijó en una de las paredes de la bajada a la galería donde salía el agua de desagüe y de lavado de los filtros, a 1,56 m de profundidad respecto del borde superior del filtro Nº 6.
Se procedió, entonces, a iniciar la carrera de filtración. A continuación se darán detalles de las pruebas realizadas que presentaron alguna particularidad importante de destacar.
Perfil de Turbiedad y Manganeso de Filtrado
Otra desventaja observada en estos filtros obedece a la dificultad de medir
individualmente la turbiedad de un filtro en particular, puesto que el agua llega a una galería común de recolección de agua filtrada. Para obtener una muestra representativa del agua filtrada del Filtro Nº 6 fue necesario dejar parcialmente abierta la válvula de desagüe de fondo de esta unidad (Figura 3.21.). Esto sólo es posible de realizar en un ensayo de control como éste, puesto que al dejar esta válvula abierta para muestreo periódico se incrementarían las pérdidas de agua en la planta.
También se muestreó el agua decantada cada dos horas para conocer la calidad del agua
que ingresaba al filtro.
Figura 3.21. – Válvula de desagüe de fondo del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas.
48
La frecuencia de toma de muestras fue horaria. Durante la primera hora, sin embargo, se tomaron muestras cada 2 minutos hasta los 20 minutos, y luego cada 10 minutos hasta completar la hora, con el fin de definir en el perfil de turbiedad el período de maduración de la unidad. Además, se solicitó al operador de turno que tomara las muestras correspondientes desde las 18:00 hrs hasta las 8:00 hrs del día siguiente, cada 2 horas, para obtener un registro continuo.
La medición de turbiedad y manganeso de las muestras se hizo en el laboratorio de la
planta, usando los equipos adecuados (ver Anexos). El criterio considerado para finalizar la carrera del filtro Nº 6 y terminar el muestreo fue
que 3 muestras consecutivas de agua filtrada presentaran una turbiedad igual o superior a 2 UNT. Finalmente, el lunes 28 de agosto aún no se alcanzaba la turbiedad máxima definida para
empezar el lavado, por lo que se decidió finalizar la carrera a las 116 horas.
Perfil de Turbiedad de Lavado
El lavado del filtro Nº 6 se realizó el día 28 de agosto a las 17:50 hrs, mediante autolavado
sin bomba auxiliar. Se tomaron muestras del agua de lavado directamente del interior del filtro. El muestreo se realizó cada 30 segundos durante los primeros 3 minutos, y cada minuto posteriormente, hasta completar 15 minutos de lavado.
Tasas de Filtrado y Lavado
En los filtros de la Planta Punta de Águilas no fue posible medir las tasas de filtrado y lavado experimentalmente debido a la imposibilidad de aislar un filtro de los demás, ya que existe una galería de agua filtrada común que podría alterar la altura de agua en la caja filtrante. También existe el problema de colocar el tapón para aislar la unidad y sacarlo posteriormente. Para conocer el valor aproximado de la tasa de lavado se realizó un cálculo utilizando los caudales de operación de la planta.
Pérdidas de Carga Como la profundidad del lecho en la práctica es de aproximadamente 80 cm, el tubo
perforado colocado en el filtro tenía conectadas 4 mangueras, distanciadas aproximadamente en 18 cm entre ellas, la primera a 23 cm de profundidad desde la superficie del lecho. El tubo completo atravesaba prácticamente todo el lecho filtrante.
Las lecturas de las alturas de los meniscos de agua de cada manguera contra el tablero
graduado se hicieron cada dos horas durante el día. Durante la noche, las lecturas fueron realizadas por el operador de turno, cada 4 horas. Cada vez que se leía la altura de agua de las mangueras, se medía además la distancia entre la superficie de agua dentro del filtro 6 y el borde superior de éste. Los resultados se registraron en una tabla.
49
El tablero graduado estaba fijado a 1,56 m de profundidad respecto del borde superior del filtro Nº 6, en una de las paredes de la bajada a la galería de salida de desagüe de fondo y de agua sucia de lavado (Figura 3.22.).
Figura 3.22. – Tablero graduado para medición de pérdidas de carga en Planta Punta de Águilas.
Expansión del Lecho durante el Lavado Después de finalizada la carrera del filtro Nº 6, fue posible colocar adecuadamente el
tapón para aislar el filtro y vaciarlo. Se fijó la varilla con tapas para medir expansión del lecho en el lavado en la canaleta de recolección de agua de lavado. Después de lavar el filtro y volver a vaciarlo, se apreció que todas las tapas de la varilla de medición de expansión del lecho contenían material, pero las tapas superiores contenían solamente lodo del lavado (ver Figura 3.23.). Las tapas que contenían carbón llegaban a una altura de 0,48 m desde la superficie del lecho filtrante.
Figura 3.23. – Tapas de la varilla de medición con material del lecho debido a su expansión
durante el lavado.
50
Ensayo Kawamura, 2000
Antes y después del lavado posterior a la carrera analizada, se secó el lecho filtrante y usando una pala, se cavó y retiró muestras a diferentes profundidades, en dos puntos diferentes del filtro. Las muestras tomadas se trasladaron en bolsas cerradas herméticamente (ver Figura 3.24.) al laboratorio de la Planta Lo Gallo, de Aguas Cordillera, donde se realizó el ensayo Kawamura el día 29 de agosto.
Figura 3.24. – Bolsas cerradas herméticamente con muestras del lecho a distintas
profundidades para ensayo Kawamura.
Granulometría
Se tomaron dos muestra del lecho filtrante: 5 kg de arena y 5 kg de carbón. Este material
se trasladó al Laboratorio de Sólidos del IDIEM de la Universidad de Chile, donde se realizó el ensayo granulométrico para cada material.
Porcentaje de Bolas de Lodo Usando 4 muestras de 1 litro de diferentes puntos del lecho, se realizó el procedimiento
descrito para determinar el porcentaje de bolas de lodo de cada muestra. Se usaron muestras de la zona de interfaz entre la capa de arena y la de carbón, considerada más representativa de la situación del lecho respecto a presencia de bolas de lodo.
B) Planta La Dehesa
Las experiencias se iniciaron en la Planta La Dehesa el día 12 de septiembre de 2006, con las actividades programadas para invierno. Esta auditoría concluyó el 14 de septiembre, y las pruebas de verano se realizaron del 26 al 28 de diciembre. Se tratará en forma general las particularidades relevantes de la auditoría realizada en invierno, que comprende el total de las actividades de la auditoría.
51
El filtro a intervenir fue el Nº 4. Se vació el agua de la unidad abriendo de manera automática el desagüe de fondo y la salida de la canaleta de agua de lavado, y cerrando la entrada de agua decantada al filtro.
Se colocó en el lecho el tubo con las mangueras para medición de pérdidas de carga. El tablero de lectura de las mangueras se ubicó en la pared de la bajada a una zanja ubicada al lado de los filtros Nº 3 y 4, que contaba con una escalera que permitiría la posterior lectura de los niveles de las mangueras.
Una vez instalado todo lo necesario, se inició el proceso de filtración.
Perfil de Turbiedad de Filtrado
La medición de la turbiedad de un filtro en particular es posible en esta planta debido a los turbidímetros ubicados en la galería donde están las tuberías de agua filtrada y agua de lavado. Una manguera conecta la tubería de salida de agua filtrada de cada unidad al respectivo turbidímetro. Para obtener una medida más confiable en caso de que hubiera algún desperfecto con los equipos, se desconectó la manguera del turbidímetro del filtro Nº 4 de su tubería de agua filtrada, y se muestreó el agua filtrada directamente de la tubería de salida del filtro, para su posterior análisis en laboratorio.
Durante la primera hora se tomaron muestras de agua filtrada cada 2 minutos hasta los 20 minutos, y luego cada 10 minutos hasta completar la hora, con el fin de definir en el perfil de turbiedad el período de maduración de la unidad. Pasada la primera hora, y como la mayor parte de la carrera analizada transcurrió en la noche, se solicitó al operador de turno que tomara las muestras correspondientes cada dos horas.
También se muestreó el agua decantada cada cuatro horas, para conocer la calidad del agua que ingresaba al filtro.
La medición de turbiedad se hizo en el laboratorio de la misma planta, usando los equipos
adecuados. El criterio considerado para finalizar la carrera del filtro Nº 4 y terminar el muestreo fue
que 2 muestras consecutivas de agua filtrada presentaran una turbiedad igual o superior a 2 UNT. Esto ocurrió cuando la planta se vio forzada a aumentar el caudal de producción de 200 a 300 l/s, y se detuvo la filtración en la unidad Nº 4. La carrera duró 19 hrs en total, finalizando el 13 de septiembre.
Perfil de Turbiedad de Lavado
El lavado del filtro Nº 4 se realizó el día 13 de septiembre a las 13:20 hrs. Se tomaron
muestras del agua de lavado directamente del interior del filtro. El muestreo se realizó cada 30 segundos durante la etapa de aire-agua, y cada 1 minuto durante la etapa de agua sola, hasta el final del lavado.
52
Pérdidas de Carga El tubo perforado colocado en el filtro tenía un largo total de 1,31 m, y 7 mangueras
conectadas a él para lectura de altura de agua. De las 7 mangueras, la Nº 3 (ubicada a 77 cm de profundidad dentro del lecho) quedó obstruida y no permitió el paso del agua. Se contó con un total de 6 mangueras, finalmente.
Las lecturas de las alturas de los meniscos de agua de cada manguera contra el tablero
graduado se hizo cada dos horas. Cada vez que se leía la altura de agua de las mangueras, se medía además la distancia entre la superficie de agua dentro del Filtro Nº 4 y el borde superior de éste. El tablero graduado se fijó a 1,3 m de profundidad respecto del borde superior del filtro Nº 4 (Figura 3.25.).
Figura 3.25. - Tablero graduado para medición de pérdidas de carga en Planta La Dehesa.
Expansión del Lecho durante el Lavado
Después de finalizada la carrera del filtro Nº 4, éste fue secado nuevamente y se instaló la varilla con tapas para medir expansión del lecho durante el lavado. Después del lavado, se apreció que una cantidad de las tapas contenían arena, a pesar de que este tipo de filtros no se diseña para que ocurra expansión.
Ensayo Kawamura, 2000
Se retiraron muestras del lecho cada 20 cm de profundidad desde el filtro seco antes y después del lavado posterior a la carrera analizada. Estas muestras fueron llevadas en bolsas herméticas etiquetadas al laboratorio de la Planta La Florida, donde se realizó la prueba Kawamura en cada una.
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Granulometría
Se trasladó una muestra de la arena del lecho filtrante al Laboratorio de Sólidos del IDIEM de la Universidad de Chile, donde se realizó la granulometría correspondiente.
Desviación del Lecho de Soporte Se introdujo un tubo delgado marcado cada 10 cm con cinta adhesiva en forma vertical a
través del lecho filtrante, hasta que topara el lecho de soporte. Se midió la distancia entre la superficie del lecho filtrante y la marca superior del tubo. Este procedimiento se repitió en varios puntos del lecho formando una grilla sobre toda su superficie, con distancias conocidas entre los puntos.
3.6.RESULTADOS
A) Planta Punta de Águilas
AUDITORÍA INVIERNO (23 a 29 de agosto) Perfil de Turbiedad y Manganeso de Filtrado
Figura 3.26. – Turbiedad de agua filtrada y decantada del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas a lo largo del tiempo de carrera, auditoría de invierno.
Turbiedad Filtro Nº 6Punta de Águilas
(23 - 28/08)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
23/ago 24/ago 25/ago 26/ago 27/ago 28/ago 29/ago
Tu
rbie
dad
[U
NT
]
Turbiedad Agua Filtrada Turbiedad Agua Decantada
Norma Chilena
Aguas Andinas
54
Figura 3.27. – Porcentaje de mediciones con turbiedad inferior a las indicadas en el eje x del gráfico a lo largo de la carrera del filtro Nº 6 de la Planta Punta de Águilas.
Manganeso Filtro Nº 6Punta de Águilas
(NCh 409: Mn < 0,1 mg/l)
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0,03
23/ago 24/ago 25/ago 26/ago 27/ago 28/ago 29/ago
Ma
mg
an
es
o [
mg
/l]
Manganeso Agua Filtrada Manganeso Agua Decantada
Figura 3.28. – Concentración de Mn en agua decantada y filtrada del Filtro Nº 6 de Punta de
Águilas a lo largo de la carrera estudiada, auditoría de invierno. Se observa que las turbiedades de agua filtrada no superan las 2 UNT en ningún momento de la carrera analizada (ver Figura 3.26.), pero en cambio sólo un 60% del tiempo están bajo 1 UNT (Figura 3.27.). Éste es el límite de turbiedad que se impone la empresa para garantizar turbiedades inferiores a 2 UNT a la salida de la red.
La cantidad total de manganeso se mantiene inferior al límite de la norma NCh 409 (Mn < 0,1 mg/l) en el período de análisis (ver Figura 3.28.).
Turbiedad Filtro Nº 6Punta de Águilas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Turbiedad [UNT]
% d
e m
edic
ion
es c
on
tu
rbie
dad
in
feri
or
Norma Chilena
Aguas Andinas
55
No se percibe una perforación del filtro al final de la carrera, a pesar de que ésta se prolongó hasta 119 horas.
Perfil de Turbiedad de Lavado
Turbiedad de Agua de Lavado Filtro Nº 6Punta de Águilas
1
10
100
1000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Tiempo Lavado [min]
Tu
rbie
dad
[U
NT
]
Figura 3.29. – Turbiedad de agua de lavado del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas.
Se aprecia en la Figura 3.29. que la mayor cantidad de turbiedad se elimina al principio
del lavado, llegando a cerca de 10 UNT al final de éste. En un lavado eficiente el agua de lavado debe alcanzar una turbiedad final inferior a 10 UNT, lo que no ocurre durante el lavado sin bomba. Durante los últimos 5 minutos de lavado, las turbiedades permanecen constantemente dentro un rango de 13 a 19 UNT. Debe mejorarse el proceso de lavado para lograr una turbiedad inferior a 10 UNT en el menor tiempo de lavado posible.
Tasa de Lavado La tasa de lavado en la planta varía periódicamente en conjunto con el caudal de
operación de la planta, ya que normalmente no se usan bombas para el lavado. Durante la realización de las experiencias, la planta estaba trabajando con 146 l/s. La superficie de los filtros es de:
A = 2,9 x 7 = 20,3 m2
Consecuentemente, la tasa de lavado sería:
Tasa lavado = 146 x 86400 = 621,4 m3/m2/día = 25,9 m/h 20,3 x 1000
56
La tasa óptima de lavado está entre 35 y 45 m/h, de manera que con el caudal de operación de la planta, no se alcanza una tasa de lavado eficiente. Se debe utilizar un refuerzo de caudal de lavado a partir de las bombas de elevación desde el estanque.
Pérdidas de Carga Locales Por información de los operadores, se sabe que se agregaron 10 cm extra de carbón a
todos los filtros de la planta además de lo proyectado, en forma posterior a la construcción de la planta. Por proyecto, la interfaz arena-carbón debería estar a 45 cm de profundidad; con los 10 cm de carbón extra, se esperaría que la interfaz se encontrara a 55 cm de profundidad. Sin embargo, se observó en terreno que la interfaz arena-carbón se encuentra exactamente a los 60 cm de profundidad de lecho. Esto indica que la capa de carbón agregada probablemente excedió los 10 cm.
Pérdidas de Carga - Planta Punta de ÁguilasFiltro Nº 6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60
Pérdida de Carga [cm CA]
Alt
ura
[c
m]
t = 25 h t = 42 h t = 68 h t = 92 h t = 119 h
Diseño
Carbón
Arena
Figura 3.30. – Pérdidas de Carga a diferentes profundidades del lecho del Filtro Nº6 de Punta de
Águilas. Se observa en la Figura 3.30. que las mayores pérdidas de carga se producen en la superficie del manto, en la capa de carbón. Esto indica que los flocs suelen quedar retenidos mayoritariamente en este sector del lecho, hasta una profundidad de 25 cm. Aún así, las pérdidas no alcanzan los 50 cm a ninguna profundidad a lo largo de la carrera. Considerando una pérdida máxima aceptable de 2 m, las pérdidas estimadas en el filtro no alcanzan valores importantes.
57
Expansión del Lecho Durante el Lavado
La altura del lecho es de 80 cm, de modo que la expansión total del lecho, en porcentaje,
es de:
% expansión = 48 *100 = 60% 80
Este valor supera los valores recomendados (25 – 50%). Una tasa sobre el rango puede ocasionar pérdida del material filtrante. Se observó, efectivamente, depósito de material del lecho en la canaleta de salida de agua de lavado.
A pesar del elevado valor de expansión medido, no se observa una zona de mezcla
adecuada entre el carbón y la arena. Éstos quedan separados en una línea bien definida (Figura 3.31.). La ausencia de una zona de mezcla revela que no se produce expansión en esa zona durante el lavado. La expansión ocurre, entonces, solamente en la capa superficial del manto de carbón.
Figura 3.31. – Interfaz arena–carbón en el lecho el filtro Nº 6 de la Planta Punta de Águilas.
Se sabe que la capa de carbón supera la altura de diseño debido a que se agregaron 10 cm
extra de este material a los lechos de los 6 filtros de la planta. Es posible que el carbón agregado no tenga el peso específico adecuado para resistir el flujo ascendente de lavado y sea el responsable de la excesiva expansión de lecho, como también de la pérdida de material.
58
Ensayo Kawamura, 2000
En la Figura 3.32. se presenta un esquema con la ubicación de los puntos muestreados:
Figura 3.32. – Esquema de toma de muestras para ensayo Kawamura en filtro Nº 6 de Planta Punta de Águilas.
Ensayo Kawamura - Planta Punta de ÁguilaFiltro Nº 6 Lavado Sin Bomba
29/08/06
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500
UNT/100 ml de lecho
Pro
fun
did
ad [c
m]
A - Antes A - Después B - Antes B - Después
lavado eficaz
se requiere optimización de lavado
Figura 3.33. – Ensayo Kawamura efectuado en el filtro Nº 6 de la Planta Punta de Águilas en un
lavado sin bomba.
Aantes
Adespués
Bdespués
Bantesx
x
x
x
59
Ensayo Kawamura - Planta Punta de ÁguilaFiltro Nº 6 Lavado Con Bomba
05/09/06
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500
UNT/100 ml de lechoP
rofu
nd
ida
d [
cm
]
A - Antes A - Después B - Antes B - Después
lavado eficaz
se requiere optimización de lavado
Figura 3.34. – Ensayo Kawamura efectuado en el filtro Nº 6 de la Planta Punta de Águilas en un
lavado con bomba.
La comparación entre los ensayos Kawamura sobre lavado con bomba y sin bomba (Figuras 3.33. y 3.34) debe hacerse en relación a la remoción de suciedad del lecho y no sobre los valores finales de turbiedad. La turbiedad inicial retenida en el lecho antes del lavado con bomba era mucho mayor que durante el ensayo con lavado sin bomba, por eso aunque las figuras presentan resultados similares después del lavado, la remoción fue mayor durante el lavado con bomba.
Consecuentemente con lo concluido mediante el cálculo de la tasa de lavado, se observa que existen problemas de suciedad remanente en el lecho filtrante. Por este ensayo el sistema de lavado se clasifica como ineficaz, principalmente en la capa de carbón y zona de intermezcla.
Se corrobora lo observado en el ensayo de pérdidas de carga a lo largo del lecho, ya que
nuevamente se revela una mayor colmatación en la superficie del manto filtrante.
60
Granulometría
Granulometría Filtro Nº 6 Punta de ÁguilasCarbón
0102030405060708090100
0,01 0,1 1 10
Diámetro de partícula [mm]
Po
rce
nta
je q
ue
pa
sa
%
Figura 3.35. – Granulometría de la muestra de Carbón del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas.
La granulometría de la muestra de carbón tomada en el filtro Nº 6 de la planta Punta de
Águilas se representa en la Figura 3.35.
El tamaño específico del material corresponde al diámetro del tamiz por el cual pasa un 10% de la muestra. Usando la expresión anterior, se calcula:
Tamaño específico TE = 0,92 mm
El Coeficiente de Uniformidad de la muestra es: Abertura en mm del tamiz teórico por el que Coeficiente de uniformidad (CU) = pasa el 60% de la muestra Tamaño efectivo
El diámetro para pase el 60% de la muestra de carbón se calcula de manera similar y es:
D60 = 1,82 mm
CU = 1,978 mm La Figura 3.36. corresponde a la granulometría de la capa de arena del filtro Nº 6 de la
planta Punta de Águilas.
61
Granulometría Filtro Nº 6 - Punta de ÁguilasArena
0102030405060708090100
0,01 0,1 1 10
Diámetro de partícula [mm]
Po
rcen
taje
qu
e p
asa
%
Figura 3.36. – Granulometría de la muestra de Arena del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas.
TE arena = 0,58 mm
D60 = 0,8 mm
CU = 1,379
Mientras más cercano a 1 sea CU, más homogéneo es el material en su tamaño. El valor recomendado para una buena retención de flocs en un lecho filtrante es de CU inferior a 1,6. Sólo la capa de arena está dentro de ese rango. El CU del carbón se aleja del valor óptimo, revelando deterioro del material. Las partículas más pequeñas terminan obstruyendo los poros del medio, entorpeciendo la filtración. Esto también complementa la explicación de las altas pérdidas de carga locales en la superficie del lecho.
Porcentaje de Bolas de Barro Se midió el porcentaje de bolas de barro en 4 puntos del lecho, esquematizados en la Figura 3.37. Los puntos y resultados son los siguientes: Punto 1 – 2,5 % Punto 2 - 1 % Punto 3 - 1% Punto 4 - 0 %
Figura 3.37. – Esquema de ubicación de los puntos de toma de muestras para medición de porcentaje de bolas de barro en filtro Nº 6 de la Planta Punta de Águilas.
2
3
4
1
62
Por el valor más alto de porcentaje de bolas de lodo, el lecho queda clasificado como de
regular a malo según el criterio expuesto anteriormente. Desviación del Lecho de Soporte En la Figura 3.38. y 3.39. se observa que efectivamente hay descensos puntuales del nivel
del lecho de soporte, lo que puede significar vórtices por pérdida de material en el drenaje. Esta situación puede ocasionar la obstrucción de las boquillas perforadas, ocasionando problemas más serios.
Figura 3.38. – Vista en planta de las curvas de nivel del lecho de soporte del filtro Nº 6 de la
Planta Punta de Águilas.
Figura 3.39. – Vista en perspectiva de las alturas del lecho de soporte del filtro Nº 6 de la planta
Punta de Águilas.
63
AUDITORÍA VERANO (19 a 22 de diciembre) Perfil de Turbiedad de Filtrado La importancia de realizar una auditoría en invierno y otra en verano radica en que el
aumento de la temperatura del agua debido a la estación implica a su vez una disminución en la densidad del agua. Esta disminución reduce la eficiencia del proceso de lavado. En las Figuras 3.40. y 3.41. se presenta gráficamente la temperatura del agua cruda en Punta de Águilas en los meses de agosto (invierno) y enero (verano).
Temperatura de Aguas - Punta de ÁguilasAgua Cruda, Agosto 2006
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
27-jul 1-ago 6-ago 11-ago 16-ago 21-ago 26-ago
Fecha
Tem
per
atu
ra [
ºC]
Figura 3.40. – Temperatura de Agua Cruda en Planta Punta de Águilas en agosto.
Temperatura de Aguas - Punta de ÁguilasAgua Cruda, Enero 2006
0
5
10
15
20
25
1-ene 6-ene 11-ene 16-ene 21-ene 26-ene 31-ene 5-feb
Fecha
Tem
per
atu
ra [
ºC]
Figura 3.41. – Temperatura de Agua Cruda en Planta Punta de Águilas en enero. En agosto la temperatura promedio del agua cruda es de 9,5 ºC, y la densidad de agua
asociada es de 999,7 kg/m3.
64
En cambio, la temperatura promedio del agua cruda en enero es de 17 ºC, y la densidad asociada a esa temperatura es de 998,7 kg/m3. Esta disminución puede afectar negativamente el lavado.
Debido a que en la prueba realizada en invierno no se alcanzó en ningún momento la turbiedad límite de 2 UNT y la carrera se extendió a más de 100 horas, se decidió definir el tiempo máximo para el muestreo de turbiedad de la auditoría de verano en 48 horas, tiempo similar al de una carrera promedio de los filtros. En el perfil de turbiedades se observa mayor estabilidad que en la prueba de invierno, con turbiedades inferiores a 1 UNT un 80% del tiempo (Figura 3.43.). Sólo se superó el límite de la norma en la primera muestra de la carrera (Figura 3.42.).
Perfil de TurbiedadFiltro Nº6 - Punta de Águilas
0
1
2
3
4
5
6
7
0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00
Hora
Turb
iedad [U
NT]
Turbiedad Agua Filtrada Turbiedad Agua Decantada
Figura 3.42. - Turbiedad de agua filtrada y decantada del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas a lo
largo del tiempo de carrera, auditoría de verano.
Turbiedad Filtro Nº 6Punta de Águilas
0102030405060708090100
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Turbiedad [UNT]
% d
e m
edic
ion
es c
on
tu
rbie
dad
in
feri
or
Norma Chilena
Aguas Andinas
Figura 3.43. - Porcentaje de mediciones con turbiedad inferior a las indicadas en el eje x del
gráfico a lo largo de la carrera del filtro Nº 6 de la Planta Punta de Águilas, auditoría de verano.
65
El manganeso total permanece bajo el límite de la norma ya en el agua decantada. Se observa de todas maneras un porcentaje de remoción importante en el filtro (Gráfico 3.44.).
Perfil de Manganeso TotalFiltro Nº6 - Punta de Águilas
(NCh 409: Mn < 0,1 mg/l)
00,0050,010,0150,020,0250,030,035
0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00
Fecha
Mn
[m
g/l]
Mn Agua Filtrada Mn Agua Decantada
Figura 3.44. – Concentración de Mn en agua decantada y filtrada del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas a lo largo de la carrera estudiada, auditoría de verano.
El lavado con bomba muestra un descenso de la turbiedad de salida más sostenido que en
invierno, pero finalmente se estabiliza en una turbiedad de 19,5 UNT (ver Figura 3.45.). El valor óptimo para el final de un lavado es de turbiedad igual o inferior a 10 UNT. Al igual que en el lavado estudiado en invierno, no se alcanza este valor.
Perfil de Turbiedades de Lavado con BombaFiltro Nº6 - Punta de Águilas
1
10
100
1000
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Tiempo [min]
Tu
rbie
dad
[U
NT
]
Figura 3.45. – Turbiedad de agua de lavado del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas, auditoría de
verano. Si se compara el ensayo Kawamura de verano con el realizado en agosto, se observa que el filtro venía más sucio en el ensayo de verano (Figuras 3.34. y 3.46.). Un lavado con bomba después de meses de lavado sin bomba no entrega un resultado concluyente en este ensayo, pero
66
aún así se observa una importante remoción del material adherido al lecho, principalmente en la capa de arena.
Ensayo Kawamura - Planta Punta de ÁguilaFiltro Nº 6 Lavado Con Bomba
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500
UNT/100 ml de lecho
Pro
fun
did
ad
[cm
]
Antes Después
lavado eficaz
se requiere optimización de lavado
Figura 3.46. – Ensayo Kawamura efectuado en el filtro Nº 6 de la Planta Punta de Águilas en un
lavado con bomba, auditoría de verano.
En los ensayos Kawamura sobre los filtros bicapa de Punta de Águilas, se observa una evolución de la suciedad retenida en el lecho durante el tiempo. Desde el primer ensayo (lavado sin bomba, invierno) hasta el final (lavado con bomba, verano), la suciedad antes del lavado se va incrementando con respecto a la del ensayo anterior.
B) Planta La Dehesa
AUDITORÍA INVIERNO (12 a 14 de septiembre) Esta auditoría se realizó dentro del período de marcha blanca de los filtros, que se inició el 16 de mayo de 2006 con la entrega a Aguas Cordillera. La operación previa, desde la construcción de los filtros Aquazur V hasta mayo, estuvo a cargo de Degrémont.
Perfil de Turbiedad de Filtrado La turbiedad de agua filtrada excede 1 UNT la mayor parte del tiempo (Figuras 3.47. y 3.48.). Al inicio de la carrera se observa un período de maduración de cerca de 30 minutos, y la posterior estabilización de las turbiedades en valores cercanos a 1 UNT. Se observa un aumento brusco de la turbiedad hacia el final de la carrera coincidiendo con un aumento brusco del caudal de operación de la planta, de 200 l/s a 300 l/s. Como antes de ese aumento todos los filtros ya estaban operando, el caudal excedente se distribuyó entre todas las
67
unidades. Se atribuye a eso la perforación del lecho del filtro Nº 4 a las 19 horas de carrera (carrera por proyecto: mínimo 20 horas).
Turbiedad Filtro Nº 4La Dehesa12 - 13/09
0
1
2
3
4
5
12:00
14:00
16:00
18:00
20:00
22:00
0:00
2:00
4:00
6:00
8:00
10:00
12:00
14:00
Tu
rbie
dad
Fil
trad
a [U
NT
]
5
6
7
8
9
10
11
Tu
rbie
dad
Dec
anta
da
[UN
T]
Turbiedad Filtrada Turbiedad Decantada
Aguas Andinas
Norma
Figura 3.47. – Turbiedad de agua filtrada y decantada del Filtro Nº 4 de La Dehesa a lo largo del
tiempo de carrera, auditoría de invierno.
Figura 3.48. – Porcentaje de mediciones con turbiedad inferior a las indicadas en el eje x del gráfico a lo largo de la carrera del Filtro Nº 4 de La Dehesa, auditoría de invierno.
Turbiedad Filtro Nº 4 - La Dehesa
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Turbiedad [UNT]
% d
e m
edic
ion
es c
on
tu
rbie
dad
in
feri
or
Norma Chilena
Aguas Andinas
68
Perfil de Turbiedad de Lavado
Turbiedad de Lavado Filtro Nº 4La Dehesa
1
10
100
1000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Tiempo Lavado [min]
Tu
rbie
da
d [U
NT
]
Figura 3.49. – Turbiedad de agua de lavado del Filtro Nº 4 de La Dehesa.
En la Figura 3.49. se muestra el desarrollo de la turbiedad de agua de lavado en la etapa
aire-agua (primeros 4 minutos de la curva), y a continuación, de la etapa de enjuague con agua sola. La mayor remoción ocurre en la etapa de enjuague con agua. Hay un peak de turbiedad pasado el primer minuto de lavado aire+agua que sugiere un desprendimiento del material adherido al lecho.
El lavado resulta suficiente desde el punto de vista de la turbiedad final de agua de lavado,
que es inferior a 10 UNT.
Pérdidas de Carga
Pérdidas de Carga durante la Carrera Filtro Nº 4 Planta La Dehesa
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Pérdida de Carga (cm CA)
Pro
fun
did
ad
des
de la
su
perf
icie
d
el le
ch
o [cm
]
t = 2 hr t = 4 hr t = 8 hr t = 10 hr t = 12 hr t = 14 t = 16 hr
Figura 3.50. – Pérdidas de Carga locales a diferentes profundidades del lecho del Filtro Nº4 de La
Dehesa.
69
En el Figura 3.50. se observa una pérdida de carga local superior a 1 m, a 20 cm de profundidad desde la superficie del lecho a lo largo de toda la carrera.
Esta situación es muy irregular, teniendo en cuenta que las pérdidas locales se mantienen más o menos constantes en el resto del lecho, y que el material es el mismo en todo el manto. Esto puede indicar que las partículas que entran con el agua decantada quedan retenidas en su mayoría en los primeros centímetros del lecho y no se aprovechan las capas más profundas en la filtración, lo que es contrario al comportamiento de un filtro de alta tasa. Considerando que el perfil de turbiedad de lavado muestra un resultado favorable, esta primera hipótesis es descartable, dado que la pérdida de carga está presente desde el inicio de la carrera.
Otra posibilidad a analizar es la obstrucción de los poros de la superficie del lecho por
granos más pequeños, causada por la reclasificación del material durante el lavado. Esta situación sólo puede llegar a este extremo si existe deficiencia del material filtrante por no cumplir con el coeficiente de uniformidad óptimo, lo que se comprobará a través de una granulometría.
Si finalmente el CU de la arena del filtro es adecuado, queda la hipótesis de que la obstrucción se deba a burbujas de aire remanentes del lavado.
Expansión del Lecho Durante el Lavado Al contrario de lo esperado en este tipo de filtros se comprobó la ocurrencia de una
considerable expansión de lecho durante el lavado de la unidad. Se midió en la varilla una altura de 47 cm de expansión del material filtrante desde la superficie del lecho (ver Figura 3.51).
La profundidad total del manto filtrante es de 150 cm, de modo que el porcentaje de
expansión es:
% expansión = 47 *100 = 31,3% 150 Como físicamente es muy difícil obtener un caudal que levante la arena gruesa a la distancia observada en las tapas de la varilla, se asume que el resultado obtenido se debe a la acción de las burbujas de aire, que al atravesar el manto crearon localmente la fuga y transporte de arena.
Figura 3.51. - Varilla de medición de expansión del lecho con arena después del lavado del filtro
Nº 4 de la Planta La Dehesa.
70
Se observó depósito de arena del lecho en la canaleta de salida de agua de lavado.
Ensayo Kawamura, 2000
En la Figura 3.52. se presenta un esquema con la ubicación de los puntos muestreados: Figura 3.52. - Esquema de toma de muestras para ensayo Kawamura en filtro Nº 4 de Planta La
Dehesa.
Ensayo Kawamura - Planta La DehesaFiltro Nº 4
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 200 400 600
UNT/100 ml de lecho
Pro
fun
did
ad [
cm]
Antes
Después
lavado eficaz se requiere optimización de lavado
Figura 3.53. – Ensayo Kawamura en Filtro Nº 4 de la Planta La Dehesa, auditoría de invierno.
El ensayo Kawamura en la Figura 3.53. muestra una mayor acumulación de flocs en el
lecho tanto en la superficie como en la mitad inferior de su profundidad. En general, del ensayo se concluye que es necesario optimizar el sistema de lavado, pero la remoción es buena y el resultado en general está dentro de los rangos definidos.
Este ensayo corrobora en parte lo observado en el ensayo de pérdidas de carga, ya que se
aprecia en la parte superior del manto un peak por los flocs retenidos.
Antes
Después
x
x
71
Granulometría
Granulometría Filtro Nº 4 - La Dehesa
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10
Diámetro de partícula [mm]
Po
rcen
taje
qu
e p
asa
%
Figura 3.54. – Granulometría de la muestra de Carbón del Filtro Nº 4 de La Dehesa.
El tamaño específico del material corresponde al diámetro del tamiz por el cual pasa un 10% de la muestra. A partir de la granulometría, se obtiene:
Tamaño específico TE = 1,11 mm
El Coeficiente de Uniformidad de la muestra es: Abertura en mm del tamiz teórico por el que Coeficiente de uniformidad (CU) = pasa el 60% de la muestra Tamaño efectivo
El diámetro para que pase el 60% de la muestra de carbón se calcula de manera similar y es:
D60 = 1,71 mm
CU = 1,541 mm
El coeficiente de uniformidad está dentro del rango aceptable (<1,6). Sin embargo, El tamaño específico de proyecto es algo menor que el calculado (0,96 mm).
72
AUDITORÍA VERANO (5 y 6 de diciembre, 26 a 28 de diciembre) Las pruebas de la auditoría de verano se realizaron en una etapa mucho más estable de operación de los filtros. Terminado su período de marcha blanca, la turbiedad de agua filtrada se mantenía baja. Se realizaron Jar Tests a diario para determinar las mejores dosis de coagulante y polímero. Esto provocó una mejora en la calidad del floc, aunque aún no era suficiente para su decantación.
Prueba de Filtrabilidad (5 y 6 de diciembre) Debido a los resultados de la auditoría de invierno, en que la turbiedad de agua filtrada superaba 2 UNT al principio de la carrera, se decidió reproducir el proceso de filtración en laboratorio mediante columnas con muestras del mismo lecho de los filtros, y muestras de agua de la planta. Los resultados se presentan en la Tabla 3.5.
MUESTRA COAGULANTE DOSIS [mg/l] MEZCLA
TURBIEDAD FILTRADA
[UNT] - - 5,54 5 rápida 3,95 10 rápida 1,03 Sulfato de
Aluminio 15 rápida 0,42 3 rápida 2,54 5 rápida 2,23 10 rápida 1,04
Cloruro Férrico 15 rápida 0,38 0,2 rápida 2,19 0,5 rápida 2,16 0,7 rápida 2,16
rápida 2,11 rápida + 10 min mezcla
lenta 2,44
Agua cruda CATFLOC 1 rápida + 20 min mezcla
lenta 1,97 Agua
Decantada - - - 0,73 Óptimo Jar
Test Sulfato de Aluminio 12
rápida + 16 min mezcla lenta 0,56
Tabla 3.5. – Resultados de la prueba de filtrabilidad realizada en la Planta La Dehesa. La prueba con una muestra de agua decantada es muy importante para determinar si las turbiedades de agua filtrada altas en invierno respondían a un problema de la granulometría del lecho. Si se observara un resultado de turbiedad final igualmente deficiente en la prueba de filtrabilidad, sería posible concluir que el lecho filtrante no es adecuado para la calidad de agua decantada de la planta. Sin embargo, un resultado favorable en la prueba no permite descartar ninguna hipótesis, ya que hay muchos factores en el funcionamiento del filtro que no son reproducibles en la columna de arena en el laboratorio. Con una muestra de 1 litro de agua decantada de la planta con una turbiedad de 3,14 UNT, se llegó a un resultado de 0,73 UNT en el agua filtrada. Esto significa que la muestra de arena de los filtros fue capaz de abatir la turbiedad de agua decantada satisfactoriamente. A pesar de no
73
tener pruebas concluyentes, se tiende a pensar que la granulometría no es el factor clave en los problemas ocasionados en invierno. Respecto a las pruebas de filtración directa con CATFLOC, un polielectrolito catiónico que ha dado muy buenos resultados en coagulación, se obtienen resultados poco satisfactorios. La mejor dosis fue de 1 mg/l, pero al agregar mezcla lenta los resultados no mejoran significativamente, llegando solamente a 2 UNT. Como se ve en la Tabla 9, la dosis óptima de coagulante determinada por jar test es de 12 mg/l de sulfato de aluminio, y efectivamente la formación de flocs mejoró con respecto a la situación de invierno.
Sin embargo, el mejor resultado obtenido en la prueba de filtrabilidad fue con 15 mg/l de cloruro férrico (0,379 UNT de turbiedad de agua filtrada). En todo caso, la dosis de 15 mg/l de sulfato de aluminio también resultó en una turbiedad de agua filtrada bastante reducida (0,418 UNT de turbiedad de agua filtrada).
En base a estos dos resultados, se deduce que dada la granulometría del lecho filtrante,
sería posible realizar filtración directa en la Planta La Dehesa si se mantiene un control adecuado de las dosis de coagulante, cuando la turbiedad del agua cruda sea similar a la de la prueba.
Perfil de Turbiedad de Filtrado (26 a 28 de diciembre) En las Figuras 3.55. y 3.56. se observa un buen desempeño del filtro Nº4. El período de maduración no es más corto que en invierno (ver Figura 3.47.), pero el peak de turbiedad se mantiene bajo 1,5 UNT. Hay un período de estabilización bastante largo, y en general la turbiedad de agua filtrada se mantuvo bajo 1 UNT un 90% del tiempo. La carrera finalizó cuando la pérdida de carga aumentó al punto de que el nivel de agua en la unidad estaba muy alto, pero no hubo perforación del lecho filtrante.
Se observa que la turbiedad de agua decantada es un poco más baja que durante la auditoría de invierno. Sin embargo, la mayor diferencia en la calidad de agua entrante es la disminución de la materia orgánica, que característicamente es más alta en invierno (ver Figura 3.11.).
74
Perfil de TurbiedadFiltro Nº 4 - La Dehesa
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
6:009:00
12:00
15:00
18:00
21:00
0:003:006:009:00
12:00
15:00
18:00
21:00
0:003:006:009:00
12:00
15:00
Hora
Tu
rbie
dad
[U
NT
]
Agua filtrada Agua decantada
Figura 3.55. - Turbiedad de agua filtrada y decantada del Filtro Nº 4 de La Dehesa a lo largo del
tiempo de carrera, auditoría de verano.
Turbiedades Filtro Nº 4La Dehesa
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Turbiedad [UNT]
% d
e m
edic
ion
es c
on
tu
rbie
dad
in
feri
or
Norma Chilena
Aguas Andinas
Figura 3.56. – Porcentaje de mediciones con turbiedad inferior a las indicadas en el eje x del gráfico a lo largo de la carrera del filtro Nº 4 de la Planta La Dehesa, auditoría de verano.
En esta prueba, el lavado se realizó después de un período de desapisonamiento con aire más largo que el usual, porque el funcionamiento del sistema de lavado estaba un poco irregular después del secado del lecho del filtro para el muestreo de Kawamura. Cuando debió empezar la etapa aire+agua, por alguna razón relacionada con lo anterior, sólo entró agua al filtro, durante los 14 minutos restantes de lavado. Aún así, se realizó el muestreo de agua de lavado, y el resultado se observa en la Figura 3.57.
75
Perfil de Turbiedad de LavadoFiltro Nº 4 - La Dehesa
1
10
100
1000
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Tiempo [min]
Tu
rbie
dad
[U
NT
]
Figura 3.57. – Turbiedad de lavado del Filtro Nº 4 de la Planta La Dehesa, auditoría de verano.
Este perfil de turbiedad muestra un descenso sostenido de la turbiedad de salida, hasta llegar a 3,5 UNT. A juzgar por la turbiedad final, inferior a 10 UNT, el lavado fue eficiente a pesar de las irregularidades, pero es necesario comparar este resultado con el de Kawamura para asegurar que hubo una buena remoción de partículas del lecho.
Ensayo Kawamura - Planta La DehesaFiltro Nº 4
0
20
40
60
80
100
120
140
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
UNT/100 ml de lecho
Pro
fun
did
ad [
cm]
Antes
Después
lavado eficaz se requiere optimización de lavado
Figura 3.58. – Ensayo Kawamura sobre filtro Nº 4 de la Planta La Dehesa, auditoría de verano.
Efectivamente, se observa en la Figura 3.58. que hay una buena remoción de turbiedad en el lecho, principalmente en la superficie. Según los criterios de la prueba de Kawamura, sin embargo, el lavado requiere optimización. Desde un punto de vista comparativo, en invierno y verano este tipo de lavado ha presentado mejores resultados que el autolavado en los filtros bicapa.
76
Los procesos previos a la filtración en la Planta La Dehesa presentan deficiencias, por cuanto la turbiedad de agua cruda y de agua decantada es casi idéntica (ver Figura 3.59.). En los meses de invierno hubo problemas con la turbiedad de salida de la planta porque no se lograba la formación de flocs adecuados mediante coagulación. Esto se corrigió parcialmente en verano, cuando se logró la formación de pequeños flocs, que sin embargo continuaron sin alcanzar la densidad suficiente para decantar. Los dos sedimentadores de flujo horizontal no contribuyen mayormente a la remoción de turbiedad de las aguas. Los filtros son responsables de toda la remoción.
Resumen Junio - Julio
01234567891011121314151617181920
23-5 2-6 12-6 22-6 2-7 12-7 22-7 1-8 11-8
filtrada 10 per. media móvil (entrada)
10 per. media móvil (dec 1) 10 per. media móvil (dec 2)
Figura 3.59. – Turbiedad de agua cruda (entrada), de agua de salida del decantador 1, del decantador 2 y de los filtros de la Planta La Dehesa.
El alza de las turbiedades de salida de los filtros de la Planta La Dehesa, en invierno,
coincidió con el aumento de materia orgánica en el agua cruda. Durante ese período, las turbiedades de agua decantada superaban el límite de proyecto de los filtros (10 UNT), y las carreras de los filtros empezaron a acortarse, llegando a carreras de alrededor de 10 horas (información proporcionada por operadores y registros de la planta). La carrera mínima en los filtros Aquazur V de La Dehesa, definida por proyecto, debe ser de 20 horas.
Sin embargo, durante la auditoría realizada para esta memoria en septiembre, la turbiedad
de agua decantada no superó las 5 UNT (Figura 3.47.) y la carrera había llegado ya a 19 horas, cuando se aumentó bruscamente el caudal de operación, de 200 l/s a 300 l/s, lo que produjo la perforación del lecho del filtro Nº 4. Este hecho se corrobora a continuación en las Figuras 3.60. y 3.61., en que se observa que el aumento de la turbiedad del agua filtrada se produce en el mismo momento que el aumento de caudal de la planta. Se deduce que la carrera podría haber durado más, y que es posible que el período con carreras inferiores a 20 horas se deba a las turbiedades de agua decantada superiores al límite de proyecto, y no a un mal funcionamiento de éstos.
77
Caudal Salida Planta La Dehesa12 a 13 sept.
00,050,10,150,20,250,30,35
18:00
22:00
2:00
6:00
10:00
14:00
18:00
22:00
2:00
6:00
10:00
14:00
18:00
22:00
Ca
ud
al [
m3
/s]
Figura 3.60. – Caudal de salida de la Planta La Dehesa en los días de la auditoría de invierno.
Turbiedad de Salida Planta La Dehesa12 a 13 sept.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
18:00
22:00
2:006:00
10:00
14:00
18:00
22:00
2:006:00
10:00
14:00
18:00
22:00
Tu
rbie
dad
[UN
T]
Figura 3.61. – Turbiedad de salida de la Planta La Dehesa en los días de la auditoría de invierno. En general, después del período de marcha blanca, el desempeño de los filtros Aquazur V de la planta La Dehesa se estabilizó. Observando los perfiles de turbiedad de las auditorías de verano, el filtro nº 4 de La Dehesa supera ligeramente el filtro bicapa de la planta Punta de Águilas en lo referente a turbiedad de agua filtrada (ver Figuras 3.42. y 3.55.), considerando que trabaja a mayor tasa de filtración.
En la Planta Punta de Águilas fue muy difícil aislar una unidad filtrante de las restantes, ya que la entrada a la canaleta de agua filtrada, común para todas, no cuenta con una válvula individual por filtro. Si el nivel de agua en un filtro baja más que la altura del vertedero de salida de la planta, el agua de las demás unidades entra a ese filtro por la canaleta común de agua
78
filtrada y el filtro empieza a lavarse. Si se quiere estudiar las condiciones en que se encuentra el lecho filtrante de una unidad luego de una carrera completa, antes del lavado, esta situación impedirá conocer exactamente el estado del lecho.
En lo referente al lavado de los filtros estudiados, se puede concluir que el autolavado de
los filtros bicapa requiere un método auxiliar para limpiar de forma eficiente el lecho filtrante. El lavado con aire y agua, en cambio, muestra resultados satisfactorios a través del Ensayo Kawamura sobre el lecho del filtro Aquazur V.
A continuación se muestra en las Figuras 3.62. y 3.63. la producción y turbiedad de salida de la Planta La Dehesa en noviembre de 2005, usando filtros bicapa, y noviembre de 2006, después de implementados los filtros Aquazur V. Se observa claramente una disminución de la turbiedad de salida, y se hace posible aumentar el caudal tratado en la planta en el año 2006.
Planta La Dehesa - Noviembre 2005
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
31-oct 5-nov 10-nov 15-nov 20-nov 25-nov 30-nov
Fecha
Caudal [m
3/s
]
0
1
2
3
4
5
Turb
iedad [U
NT]
Caudal salida Turbiedad salida
Figura 3.62. – Caudal y turbiedad de salida de Planta La Dehesa, en noviembre de 2005.
Planta La Dehesa Noviembre 2006
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
31-oct 5-nov 10-nov 15-nov 20-nov 25-nov 30-nov
Fecha
Caudal [m
3/s
]
0
1
2
3
4
5
Turb
iedad [U
NT]
Caudal salida Turbiedad salida
Figura 3.63. – Caudal y turbiedad de salida de Planta La Dehesa, en noviembre de 2006.
79
Considerando que técnicamente los filtros Aquazur V presentan más ventajas en filtración, lavado y control, es necesario evaluar los costos asociados a su instalación y operación y compararlos con los de los filtros bicapa convencionales. Se debe tener en cuenta que el filtro bicapa analizado tiene una antigüedad de 10 años (desde 1996), y las desventajas que presenta responden más bien a su diseño poco favorable para un control continuo, y a la operación del lavado, que a sus resultados en filtración. La diferencia de costos entre ambos tipos de filtro es un factor determinante, tan importante para la empresa como las diferencias técnicas analizadas. Este análisis de costos se detallará en el Capítulo 4.
80
CAPÍTULO 4 - COSTOS ASOCIADOS A LOS FILTROS EN ESTUDIO
La auditoría de un filtro bicapa convencional y un filtro Aquazur V realizada, indica que
las mayores ventajas técnicas las presenta el modelo Aquazur V, tanto en tasa de filtración, método de lavado y factibilidad de control.
Sin embargo, la instalación de una batería de filtros con actuadores eléctricos, lavado
automático e inyección de aire y agua a tasa constante resulta en un costo superior al de las baterías de filtros convencionales, que se reduce básicamente a costos de construcción. También su operación tendrá costos diferentes debido a las diferencias en el consumo de cada filtro. A) Filtros Convencionales Bicapa de la Planta Punta de Águilas
El costo de instalación de este tipo de filtros se obtuvo a partir del presupuesto del proyecto de las unidades de filtración de la planta Quebrada de Ramón. Se plantean aquí estos costos porque en esta planta los filtros se construyeron por separado, por lo que se cuenta con un presupuesto a parte del resto de las obras de la planta, a diferencia de lo que ocurre en el presupuesto de Punta de Águilas. Este presupuesto se observa en la Tabla 4.1.
Obras Civiles $ 268.989.160 Piezas Especiales $ 116.679.988 Obras Varias (drenaje, lechos, etc.) $ 120.506.370 CÁMARAS Y CONDUCTOS Conductos de Interconexión $ 41.041.013 Cámaras $ 31.898.341
Cámara Válvula y vertedero, uniones desmontables, elementos anexos, empalmes obras existentes $ 20.298.146 Canaleta Salida Decantadores $ 4.257.502 Desagüe general $ 79.727.849 TOTAL $ 683.398.369
Tabla 4.1. – Costo de instalación de 12 unidades filtrantes bicapa con sistema de autolavado (Planta Quebrada de Ramón), actualizado al año 2006.
Si se considera el costo asociado a la cámara de válvula, al vertedero, a los elementos
anexos y empalmes con las obras existentes independientes de la cantidad de filtros, se puede calcular que el costo por unidad filtrante se aproxima a:
$ 75.556.498 por unidad filtrante
Es necesario tener presente que los filtros convencionales han presentado problemas que
resultaron en costos significativos dentro de su vida útil. El problema común es la falla del
81
sistema de drenaje por rotura de las tuberías que conducen el agua a la canaleta de agua filtrada, o socavación de la unión entre hormigón y PVC en los muros del filtro. Esto permite el paso de material filtrante y el deterioro de la calidad de agua filtrada. La arena obstruye las boquillas perforadas, y finalmente, afecta la distribución del agua de lavado, creando flujos preferenciales que terminan por deteriorar completamente el manto filtrante. Con un lavado ineficiente por un tiempo prolongado, se forman bolas de lodo en el lecho, lo que genera la necesidad de renovar todo el material filtrante.
La renovación del lecho filtrante se realizó en plantas como El Canelo, Quebrada de
Ramón e inclusive La Dehesa, cuando conservaba los filtros convencionales. El costo de esta renovación resulta considerable, tomando en cuenta que se ha realizado al menos en un filtro en cada oportunidad en que una batería de filtros bicapa con autolavado de la empresa se ha sometido a control.
En la Tabla 4.2. se presenta el costo promedio asociado al retiro y renovación del sistema
de drenaje y del lecho de un filtro convencional de la planta El Canelo de Aguas Andinas, calculado a partir de los presupuestos enviados en 2004 por diferentes empresas para las faenas a realizar, y actualizado al año 2006.
Descripción Unidad Cantidad P.Unitario P. Total Instalación Faenas Gl. 1 414.341 414.341 Retiro de moldajes Gl. 1 929.822 929.822 Retiro sistema de drenaje UNI 58 15.936 924.262 Renovación de sistema de drenaje UNI 58 57.922 3.359.489 Suministro e instalación lecho de soporte m3 9 115.444 1.039.000 Suministro e instalación lecho de arena m3 10 192.056 1.920.556 Transporte e instalación lecho de carbón m3 1 66.111 66.111 Aseo de la Obra Gl. 1 120.000 120.000 Subtotal: 8.773.581 Gastos grales. 1.666.980 Utilidades 877.358 TOTAL 11.317.919
Tabla 4.2. – Costos promedio de rehabilitación del lecho filtrante de un filtro bicapa. Producción
Para estimar cuánto produce un filtro bicapa como el estudiado, se usará la información obtenida en la auditoría para llegar a una aproximación de la tasa media de filtrado esperable en la práctica en una unidad de este tipo, dada la operación actual.
En Punta de Águilas trabajan 6 filtros, con un caudal aproximado de 162 l/s. El área de un filtro de 20,3 m2, y la carrera media de 48 hrs. A partir de esto, se puede calcular la productividad ideal de la filtración, suponiendo que no existen pérdidas de carga en el manto filtrante y toda el agua que ingresa a la caja sale sin acumularse a la canaleta de agua filtrada.
82
(162 x 48 x 3600) / (6 x 20,3 x 1000) = 229,83 m3/m2 (condición ideal) Debido a las crecientes pérdidas de carga producidas sobre el flujo de agua al atravesar el manto y las tuberías de drenaje, se estima que una productividad realista corresponde a un porcentaje tal del valor ideal que considere que el lecho filtrante posee arena y material fino, y se encuentra sucio. El aumento progresivo del nivel de agua dentro de la caja de un filtro a lo largo de una carrera respalda esta hipótesis. En el caso del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas, la altura de agua sobre el lecho filtrante medida en la auditoría de invierno no varía mucho a lo largo de las 48 horas que corresponden a una carrera típica, como se observa en la Figura 4.1.
Altura de Agua Sobre el Lecho FiltranteFiltro Nº6 Punta de Águilas
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 10 20 30 40 50 60
Tiempo Carrera [hrs]
Alt
ura
[m
]
Figura 4.1. – Altura de agua sobre el lecho filtrante del filtro Nº 6 de la Planta Punta de Águilas,
durante la auditoría de invierno. De esta manera, la productividad estimada será un 90% de la productividad ideal:
Productividad estimada: 206,8 m3/m2 � 4,3 m/h tasa media
NOTA IMPORTANTE: La productividad estimada aún es optimista, dado que por tratarse de filtros de tasa declinante, el caudal que entra a una unidad con un tiempo prolongado de uso puede no ser igual al que ingresa a una unidad recién lavada, por la diferente altura del nivel de agua ya presente en cada una de las cajas filtrantes. Este cálculo sólo se hace con fines comparativos, y sigue siendo un supuesto, que obedece a la imposibilidad de medir tasas de filtración en terreno por la dificultad de aislar este tipo de filtros. Descarte de Agua de Maduración Los filtros bicapa de Punta de Águilas no cuentan con un sistema de descarte de agua. Las turbiedades de agua filtrada de los primeros minutos de filtración bajan rápidamente a valores inferiores a 1 UNT (Gráficos 10 y 19), pero se recomienda de todas maneras el descarte de las primeras aguas por el riesgo microbiológico implicado.
83
Pérdidas de Agua por Lavado Asumiendo que en adelante los lavados de filtros en Punta de Águilas se realizarán con auxilio de bombas hasta alcanzar un caudal de lavado de 200 l/s (para tasa de lavado mínima de 35 m/h), se estima que las pérdidas de agua por lavado son:
Tiempo lavado: 15 min Caudal lavado: 200 l/s Volumen total lavado: 180 m3 Costo de producción: 3,36 $/m3 Carrera: 48 hrs Cantidad de lavados al mes: 15 Tasa media filtrado: 4,2 m/h (m3/m2/h) Área filtrante: 20,3 m2 Volumen total filtrado: 4092,48 m3 Pérdidas por lavado: 4,39% Costo Anual por lavado: $ 108864
Gasto de Energía Eléctrica El proceso de filtración de Punta de Águilas actualmente no asume gastos eléctricos. Con las recomendaciones a plantear, sin embargo, el lavado de los filtros debe realizarse idealmente con auxilio de bombas, de manera de alcanzar un caudal de lavado de 200 l/s. Esto significa que en los meses de invierno, en que el caudal de operación es de cerca de 100 l/s, se requerirán dos bombas de 50 l/s para completar el caudal óptimo de lavado. Considerando el uso de dos bombas de 4 KW en el lavado de 3 filtros al día (como la carrera de cada uno de los filtros es de 48 horas, las mismas unidades no se lavan diariamente), el tiempo total de funcionamiento de las bombas sería de:
3 x 15 min = 45 min = 0,75 hrs/día
El consumo de energía sería:
4 kW x 0,75 hrs/día = 3 KWH/día
Consumo de energía por bombas de lavado: 3 KWH/día
Consumo de energía mensual: 90 KWH
Tarifa BT - 4.3: 42,164 $/KWH (con IVA)
Costo Anual por Energía: $45537,12
84
Este consumo es bastante bajo, si se toma como referencia el consumo eléctrico diario de la planta completa, que llega a 91 KWH/día. B) Filtros Aquazur V de la Planta La Dehesa
En la Tabla 4.3. se presenta el presupuesto de la remodelación de los filtros antiguos de la planta La Dehesa e instalación de la batería de filtros Aquazur V por la empresa francesa Degrèmont.
ITEM DEGREMONT
Monto $ 1. Ingeniería 22.246.200
2. Suministro de equipos y materiales 183.526.900
3. Obras de remodelación y montaje 93.459.100
4. Gastos Generales (23% del Total Presupuesto) 100.758.500
5. Utilidades (9% del Total Presupuesto) 39.559.500
Total Presupuesto 439.550.200Tabla 4.3. – Costo de remodelación de 5 unidades filtrantes bicapa al modelo Aquazur V.
Para obtener el costo de instalación de una unidad Aquazur V se debe considerar el costo de las obras civiles necesarias, que en la Tabla 4.3. no se incluyen porque ya existían en la planta. De acuerdo con el presupuesto de los filtros de la Planta Quebrada de Ramón presentado en la Tabla 4.1., el costo por obras civiles de una unidad filtrante es aproximadamente:
Obras civiles (costo unitario) : $ 22.415.763
Incluyendo las obras civiles y considerando que el costo de ingeniería no varía con el
número de filtros, el costo total de instalar un filtro modelo Aquazur V sería:
$128.122.763 por unidad filtrante Producción
Los filtros Aquazur-V funcionan con carreras de aproximadamente 20 hrs. La planta La Dehesa opera con un caudal de 300 l/s y 5 filtros funcionando:
(300 x 20 x 3600) / (5 x 20 x 1000) = 216 m3/m2 (condición ideal)
85
Se observó en la auditoría correspondiente que se produce un peak de pérdida de carga en la superficie del lecho de estos filtros. La productividad estimada debe ser un porcentaje e la productividad ideal, consecuente con la retención de agua en la caja filtrante. En la Figura 4.3. se observa un gráfico con las alturas del nivel de agua sobre el manto del Filtro Nº 4 durante la auditoría realizada en invierno sobre los filtros Aquazur-V de La Dehesa. En 16 horas de medición, ya hubo un incremento notorio del nivel de agua en el filtro.
Altura de Agua Sobre Lecho Filtrante a lo Largo de la CarreraFiltro Nº 4 Planta La Dehesa
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Tiempo [hrs]
Alt
ura
[m
]
Figura 4.3. – Altura de agua sobre el lecho filtrante del filtro Nº 4 de la Planta La Dehesa, durante
la auditoría de invierno. Por otro lado, la arena del manto de estos filtros es gruesa, lo que produce menos pérdida de carga en sus intersticios una vez superada la capa superficial. En base a lo anterior, se calculará una productividad estimada para la carrera de 20 hrs de los filtros Aquazur-V de La Dehesa utilizando un 85% de la productividad ideal:
Productividad estimada: 183,6 m3/m2 � 9,18 m/h tasa media
Descarte de Agua de Maduración Los filtros Aquazur-V presentaron un peak de turbiedad al iniciar su carrera en las pruebas de invierno que superó 3 UNT, aunque este fenómeno no se repitió en las pruebas de verano. El período de maduración actualmente es de 1 minuto, pero si las condiciones de los procesos de tratamiento previos a la filtración permanecen iguales, en los meses de invierno se requerirá un período mínimo de 30 minutos de maduración para amortiguar el alza de turbiedad al principio de la carrera, y esto no es factible. Lo más indicado es mejorar las etapas de tratamiento previas a la filtración.
86
Considerando carreras de 20 horas, se tiene:
Total de lavados de un filtro al mes: 36 Tasa de filtración: 9,18 m/h (m3/m2/h) Área filtrante: 20 m2 Tiempo de maduración: 1 min Volumen mensual perdido en maduración: 117,6 m3 Costo de producción: 3,36 $/m3
Costo total Anual por maduración: $4441,65
Pérdidas de Agua por Lavado Se estima que las pérdidas de agua por lavado son:
Tiempo lavado aire-agua: 4 min Tiempo lavado agua: 10 min Tasa aire-agua: 6 m/h (m3/m2/h) Tasa etapa agua: 18 m/h Área filtrante: 20 m2 Volumen total lavado: 68 m3/lavado
Costo de producción: 3,36 $/m3 Carrera: 20 hrs Lavados por mes: 36 Tasa media filtrado: 9,18 m/h Volumen total filtrado: 3672 m3/carrera
Pérdidas por lavado: 1,85%
Costo por lavado: $ 228,48 Costo Anual por lavado: $98703,36
El porcentaje de pérdida de agua por lavado es inferior en los filtros Aquazur V que en los filtros bicapa con autolavado. NOTA: En la Memoria de Proceso del proyecto de los filtros Aquazur V de La Dehesa, se estima una pérdida de agua por lavado de 2 %. Sin embargo, este cálculo se realizó considerando una tasa de filtración de 12,5 m/h, que es la máxima de proyecto.
87
Gasto de Energía Eléctrica
En la Planta La Dehesa el costo energético se ve incrementado por el uso de los sistemas eléctricos para el lavado automático, el soplador de aire y la bomba de agua de lavado. El lavado de filtros usa dos bombas con un motor de 13,5 KW de potencia. Se sabe que durante la etapa de lavado con agua sola, operan las dos bombas con un total de 8,1 KW. La etapa de lavado con aire y agua requiere de un caudal de agua inferior al de la etapa de enjuague con agua, de modo que una bomba funciona impulsando el caudal necesario. El tiempo de operación de la bomba en cada etapa es de: Etapa Aire + Agua Duración: 4 min Caudal: 120 m3/h
Potencia: 2,7 KW Etapa Enjuague con Agua Duración: 10 min Caudal: 360 m3/h Potencia: 8,1 KW Considerando 5 lavados diarios (ya que la carrera de estos filtros es de 24 horas), el consumo de energía sería:
5 x (2,7 KW x 4 min + 8,1 KW x 10 min) = 7,65 KWH/día
El soplador de aire funciona a una potencia de 30 HP (22,4 KW), durante las etapas de desapisonamiento de la arena y lavado aire+agua. Esto significa que el tiempo total de funcionamiento del soplador es de 7 minutos en un lavado. El consumo de energía por este concepto, para 5 lavados de filtro diarios, es:
5 x 22,4 KW x 7 min = 13,06 KWH/día
En total, el consumo por lavado es de:
7,65 + 13,06 = 20,7 KWH/día Agregando un 5 % de este valor por la operación de las compuertas de entrada de agua decantada y salida de agua de lavado, y las válvulas de entrada de agua y aire de lavado, y salida de agua filtrada, el consumo total de energía al día por los filtros de La Dehesa sería de:
88
Consumo de energía: 21,74 KWH/día
La tarifa por consumo de energía aplicada a la empresa es de:
Tarifa BT - 4.3: 42,164 $/KWH (con IVA)
Por lo tanto, se tiene:
Consumo de energía mensual por filtros: 652,2 KWH
Costo Anual por Energía: $329992,33
C) Resumen
Se resume la información de costos de ambos tipos de filtro en la Tabla 4.4.
COSTOS Filtros Bicapa
Filtros Aquazur V
Instalación 75.556.498 128.122.763 Rehabilitación 11.317.919 -
Lavado 108.864 98.703 Pérdidas de Agua (Anuales) Maduración - 4.442 Consumo Energía (Anual) 45.537 329.992
Tabla 4.4. – Resumen de costos de los dos tipos de filtro estudiados, en pesos chilenos. El volumen que produce cada tipo de filtro en un año, considerando los tiempos de lavado respectivos, es:
Volumen agua filtrada filtro bicapa: 760.732 m3/año Volumen agua filtrada Aquazur V: 1.585.863 m3/año Costo producción: 3,36 $/m3 Tarifa Agua Potable diciembre –marzo: 239,83 $/m3 Tarifa Agua Potable abril – noviembre: 249,87 $/m3
Se considera que un 20% de la tarifa de agua potable y del costo de producción corresponden al proceso de filtración.
La producción de un filtro Aquazur V está en la razón de 2:1 con respecto a la de un filtro bicapa convencional. Tomando en cuenta que la vida útil de un filtro no debe ser inferior a 20 años, se calculará el VAN asociado a la producción de agua potable por cada tipo de filtro en las condiciones planteadas anteriormente para un escenario de 20 años, con una tasa de descuento de 12%. Para
89
ello, se consideró que los filtros bicapa requieren rehabilitación de lecho cada 8 años, en promedio. Las tablas de flujo de cajas se encuentran en los Apéndices.
VAN Filtro Bicapa con Autolavado = 147.510.378
VAN Filtro Aquazur V = 344.972.149 Comparando el VAN (Valor Actual Neto) de ambos proyectos considerando una vida útil de 20 años, se deduce que el filtro Aquazur V es más rentable.
90
CAPÍTULO 5 - CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Los filtros estudiados son diferentes en muchos aspectos, como en las características del lecho filtrante, tasa de filtración, tipo de lavado y costos de operación. Inclusive las calidades de agua que trataban eran distintas, de manera que una comparación entre ellos es poco viable si no se toman en cuenta estos aspectos y no se elige un criterio definido de análisis. Los puntos de discusión que ilustran ventajas y desventajas de cada tipo de filtro son: • Conocidas las características que influyen en el desempeño de un filtro, es importante
hacer un chequeo periódico mediante una auditoría similar a la realizada para detectar cualquier problema. Los filtros bicapa con autolavado, tal como están diseñados en las plantas de la empresa, no son aptos para este tipo de control, por las siguientes razones:
� No poseen una válvula de agua filtrada por unidad filtrante, de manera que no es
posible tomar muestras individuales de calidad de agua filtrada a menos que se tomen desde el desagüe de fondo de la unidad. Esto significa que para llevar un registro de un filtro, la válvula de desagüe de fondo debería permanecer abierta, lo que acrecentaría las pérdidas de agua.
� Es necesario conocer los períodos de maduración, estabilización y perforación del
lecho para hacer una buena gestión de los filtros. Actualmente, sólo se dispone de información sobre el agua filtrada conjunta de todas las unidades.
� El término de la carrera filtrante debe definirse como el momento en que se
produce la pérdida de carga máxima permitida en el lecho del filtro, o bien el tiempo en que se produce perforación del lecho por la turbiedad, lo que suceda antes. Sin embargo, ambos criterios permanecen desconocidos en este tipo de filtros, por la inexistencia de un control periódico. El final de la carrera de un filtro se está determinando visualmente por el ascenso del nivel de agua en la caja filtrante de éste.
� La única forma de cerrar el paso de agua desde la galería común de agua filtrada al
interior de un filtro, con el fin de aislarlo, es colocando un tapón en la comunicación existente. Este sistema no alcanza la estanqueidad requerida y es muy difícil de realizar desde la superficie. Esto imposibilita la observación y la toma de muestras del lecho filtrante, que para este fin, requiere secarse.
� Cuando se logra colocar el tapón para evitar la entrada de agua desde la galería de
agua filtrada, se abren las válvulas de desagüe de lavado y desagüe de fondo para evacuar el agua. Cuando la altura de agua baja más que el nivel de la canaleta de lavado, sólo el desagüe de fondo contribuye a evacuarla. La válvula de desagüe de fondo es muy pequeña, de manera que el secado del lecho es muy demoroso y casi nunca completo, ya que siempre entra un poco de agua de la galería de agua filtrada.
91
Los filtros Aquazur V, en cambio, cuentan con una salida a un turbidímetro en cada filtro, válvula de agua filtrada por unidad, y una válvula de desagüe de fondo mayor. El secado del lecho se hace en forma más rápida.
• Las turbiedades de agua filtrada del filtro bicapa estudiado se mantuvieron estables bajo 2 UNT por 116 horas de carrera, hasta que se decidió darla por terminada. Sin embargo, sólo un 60% se tuvieron turbiedades bajo 1 UNT (Gráficos 10 y 11).
• El sistema de autolavado de los filtros bicapa de Punta de Águilas no es suficiente para
una buena limpieza del lecho. En los ensayos Kawamura sobre lavado sin bomba auxiliar, el resultado indica que el lecho se encuentra siempre muy sucio antes del lavado, y éste no es suficiente para remover la suciedad del lecho. Esto ocurre porque no se alcanza la tasa de lavado óptima (35 m/h) con el caudal de lavado disponible, que suele ser más bajo que el caudal de lavado necesario, principalmente en invierno (caudal de operación de la planta: 165 l/s; caudal de lavado óptimo: 200 l/s). Los resultados de Kawamura sobre lavado con bomba auxiliar no muestran una limpieza completa del lecho, pero sí una mejor remoción de suciedad. Además, un primer lavado eficiente sobre un lecho que ya tiene acumulada mucha suciedad no permite conocer la efectividad de ese mismo lavado repetido a largo plazo. Sin embargo, la turbiedad final de agua de lavado no llega a menos de 10 UNT, inclusive en el lavado con bomba.
• De acuerdo a los resultados obtenidos, se deduce que el desempeño de los filtros Aquazur
V de la Planta La Dehesa se ve afectado porque los procesos previos a la filtración presentan deficiencias. Durante el período de estudio no se logró la formación de flocs adecuados para la decantación, y la turbiedad de agua decantada prácticamente igualaba la del agua cruda de entrada a la planta.
• El criterio de lavado de filtros en la Planta La Dehesa se basa en los aumentos de
turbiedad del pozo de succión, es decir, del agua filtrada total de la planta. Cuando esta turbiedad sube, se lava el filtro con más horas de carrera. Esto es incorrecto, porque como se observa en el Gráfico 26, al inicio de la carrera de un filtro limpio ocurre un peak de turbiedad importante, que afecta la turbiedad total en el pozo de succión. La decisión de lavar un filtro debe surgir de las turbiedades individuales de estos.
• Se deben mejorar las condiciones del floc formado en Planta La Dehesa para evitar
turbiedades de agua decantada superiores a 10 UNT de entrada a los filtros en invierno. Para esto, es necesario mejorar los procesos previos a la filtración, la dosis de coagulante, la mezcla, y lograr una buena floculación y sedimentación.
• Los filtros Aquazur V son más rentables que los filtros bicapa con sistema de autolavado
en un escenario de 20 años. Para concluir acerca del estudio realizado, se usará como criterio cuál tipo de filtro se recomendaría para un proyecto de PTAP para una fuente Tipo II y un caudal superior a 150 l/s. Por su lavado efectivo, mayor tasa de filtración y producción, sistemas automáticos y mejores condiciones de control y seguimiento, se recomendaría estudiar la posibilidad de usar filtros Aquazur V.
92
Sin embargo, se considera que los filtros bicapa convencionales podrían tener un rendimiento mejor al actual si los lavados se realizaran siempre a una tasa adecuada, y se hicieran cambios estructurales para permitir el aislamiento de cada unidad y la toma de muestras individual. Sería interesante poder hacer una auditoría periódica con seguimientos y corrección de los problemas detectados a tiempo sobre estos filtros. Las carreras pueden ser muy largas y además son muy económicos. Si no se requieren altas tasas de filtrado y se dispone de un sistema auxiliar de lavado, los filtros bicapa con autolavado pueden ser muy efectivos. Es importante destacar que siempre se debe realizar un estudio en planta piloto previo a la realización de cualquier proyecto de PTAP. Es la única manera de determinar de forma segura qué tipo de filtro (y de cualquier otra unidad) es el más adecuado para el proyecto y cómo se comportará la planta ante la calidad de agua a tratar. Esta práctica, si llevada a cabo, ahorraría muchos problemas y gastos. Con respecto a lo observado durante las auditorías, se hacen algunas recomendaciones: • Revisar y calibrar regularmente los turbidímetros en línea de los filtros Aquazur V de la
Planta La Dehesa para evitar recibir información errónea del estado de los filtros en la sala del operador.
• Estudiar las pérdidas de carga del filtro Aquazur V para determinar la causa del peak de
pérdidas en la superficie del lecho, desde el principio de la carrera. Complementar resultados con ensayos Kawamura.
• Se recomienda corregir las alturas de los lechos filtrantes en la Planta Punta de Águilas y
estudiar la posibilidad de cambiar la capa de carbón, ya que su coeficiente de uniformidad supera el valor límite (CU carbón: 1,9; CU límite: 1,6). El porcentaje de expansión de lecho medido en el lavado se debió solamente a las capas superiores de carbón, ya que en la interfaz de los distintos materiales no se produjo ninguna zona de intermezcla. Los 10 cm de carbón agregados a las unidades posteriormente a su construcción está contribuyendo a la pérdida de material durante los lavados. Se sabe por estudios realizados que aumentar el volumen de carbón a más de un 65 % del total del lecho no mejora la calidad de la filtración (por eso los filtros de 70 cm de altura no suelen tener más de 45 cm de carbón).
• Se recomienda fuertemente, principalmente en invierno, el uso de bombas para alcanzar al menos 200 l/s de caudal de lavado en los filtros bicapa de la Planta Punta de Águilas.
• Crear programas semestrales o anuales de control de los filtros, en que se realicen
auditorías semejantes a la de este estudio. Con esto se obtendrá una buena cantidad de información sobre su desempeño y podrán revisarse los protocolos de operación.
Estudiar la posibilidad de cambiar los filtros bicapa de algunas plantas estratégicas por filtros Aquazur V. Esto podría aumentar la producción y reducir la turbiedad de salida de estas plantas, como ocurrió en Planta La Dehesa.
93
BIBLIOGRAFÍA 1.- PROYECTO Rehabilitación de Filtros Planta La Dehesa. Santiago, Chile: Degrémont, 2005. 2.- PROYECTO Planta Punta de Águilas. Santiago, Chile: Aguas Manquehue, 1996. 3.- PROYECTO Filtros Quebrada de Ramón Tomo II, Especificaciones y Presupuesto. Santiago, Chile: Empresa Metropolitana de Obras Sanitarias EMOS S.A., 1993. 4.- DEGRÉMONT, Water Treatment Handbook 6th ed. Estados Unidos: Lavoisier Publishing, 1991. 5.- ARBOLEDA Valencia, Jorge. Teoría y Práctica de la Purificación del Agua. Mac Graw Hill, 2000. 793p. 6.- GISLETTE, Philippe, CAMPOS, Carlos, por: BREHANT, Anne, Auditoría de los Filtros de las Plantas de Aguas Cordillera, Resultados para la Planta Antigua de Lo Gallo. París: Inversiones de Aguas Metropolitanas, Agbar, Ondeo, 2004. 7.- NCh 409/1. Of2005 Agua Potable-Parte 1: Requisitos. Santiago, Chile: Instituto Nacional de Normalización, 2006. 8.- NCh 409/2. Of2004 Agua Potable-Parte 2: Muestreo. Santiago, Chile: Instituto Nacional de Normalización, 2006. 9.- SEGURA J., Termodinámica Técnica. Editorial Reverté, 1993. p. 646. 10.- NATIONAL Primary Drinking Water Regulations: Public Notification Rule; Final Rule. Estados Unidos, 2000. [en línea] <http://www.epa.gov/fedrgstr/EPA-WATER/2000/May/Day-04/w9534.htm> 11. – LEAHY, Joseph, RUBIN Alan, SPROUL Otis. Inactivation of Giardia muris Cysts by Free Chlorine. Applied and Environmental Microbiology. American Society of Microbiology, 1987. v 53, No. 7, pp 1448-1453. [en línea] <http://aem.asm.org/cgi/reprint/53/7/1448.pdf>
94
APÉNDICES
95
APÉNDIC
E I
Carta G
antt A
ctividades
Apén
dice 1 – C
arta Gantt del E
studio a realizar.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 19 20 21 22 23 24 25 26 27
11. Recopilación Datos Filtros y Visita deReconocimiento
2 2. Toma de Datos Terreno3 2.1. Filtros Bicapa (Punta de Águilas)4 2.1.1. Medición Dimensiones Filtro5 2.1.2. Medición Turbiedad y Mn en filtración
62.1.3. Toma de muestras: Kawamura conlavado sin bomba y Granulometría
7 2.1.4. Medición Turbiedad en lavado
82.1.5. Medición Expansión de Lecho Lavadosin Bomba
9 2.1.6. Desviación Lecho Soportante10 2.1.7. Medición Bolas de Barro
112.1.8. Medición Expansión de Lecho Lavadocon Bomba
122.1.9. Toma de muestras para Kawamura(lavado con bomba)
13 2.2. Filtros Aquazur V (La Dehesa)14 2.2.1. Medición Dimensiones Filtro15 2.2.2. Medición Turbiedad en Filtración
162.2.3. Toma de muestras del lecho paraKawamura y Granulometría
17 2.2.4. Medición Turbiedad en lavado18 lavado19 2.2.6. Pruebas de Filtrabilidad
Diciembre EneroTarea
Agosto Septiembre Oct NovNº
96
APÉNDICE II -Tablas de Auditoría en Filtro Nº 6 de Planta Punta de Águilas
Turbiedad y Mn de Ingreso, Salida y Lavado, Auditoría de Invierno
FECHA HORATiempo Carrera
UNT DEC. Mn tot dec mg/l UNT FILT. Mn tot filtrada mg/l
23-ago 15:55 0,00 0,56 0,00223-ago 15:56 0,02 0,648 0,00323-ago 15:58 0,05 0,821 0,00423-ago 16:00 0,08 1,123-ago 16:02 0,12 1,03 0,00923-ago 16:04 0,15 0,98823-ago 16:06 0,18 0,77 0,00423-ago 16:08 0,22 0,87323-ago 16:10 0,25 0,447 0,00723-ago 16:12 0,28 0,48123-ago 16:14 0,32 0,476 0,00223-ago 16:16 0,35 0,3523-ago 16:25 0,50 0,657 0,00323-ago 16:35 0,67 1,623-ago 16:45 0,83 0,956 0,00623-ago 16:55 1,00 0,55123-ago 18:00 2,00 2,34 0,324 0,00823-ago 20:00 4,00 2,4 0,014 0,333 0,00423-ago 22:00 6,00 3,81 0,32424-ago 0:00 8,00 5,49 0,016 0,775 0,00624-ago 2:00 10,00 5,85 1,4524-ago 4:00 12,00 6,65 0,019 0,768 0,00424-ago 6:00 14,00 6,34 0,77824-ago 8:00 16,00 7,17 0,022 1,74 0,00724-ago 9:00 17,00 1,8224-ago 10:00 18,00 8,14 0,022 1,92 0,00424-ago 11:00 19,00 1,2924-ago 12:00 20,00 7,43 0,019 1,47 0,01124-ago 13:00 21,00 1,4924-ago 14:00 22,00 6,89 0,017 1,14 0,00424-ago 15:00 23,00 1,324-ago 16:00 24,00 5,51 0,017 1,05 0,00624-ago 17:00 25,00 0,74924-ago 18:00 26,00 7,72 0,017 1,5 0,00724-ago 20:00 28,00 4,59 1,5224-ago 22:00 30,00 4,84 0,02 1,59 0,00725-ago 0:00 32,00 4,11 1,4525-ago 2:00 34,00 4,45 0,012 1,87 0,01625-ago 4:00 36,00 5 1,825-ago 6:00 38,00 4,73 0,02 1,9 0,01225-ago 8:00 40,00 6,83 1,2125-ago 9:00 41,00 6,64 0,016 0,659 0,00225-ago 10:00 42,00 0,67325-ago 11:00 43,00 7,15 0,677 0,01125-ago 12:00 44,00 0,79325-ago 13:00 45,00 5,78 0,016 0,895 0,00725-ago 14:00 46,00 0,97825-ago 15:00 47,00 5,08 1,59 0,00625-ago 16:00 48,00 1,225-ago 17:00 49,00 5,62 0,025 1,44 0,00625-ago 18:00 50,0025-ago 20:00 52,00 4,44 0,001 1,87 025-ago 22:00 54,00 0,9
PLANILLA CONTROL FILTRO 6 PUNTA DE AGUILA
97
FECHA HORATiempo Carrera
UNT DEC. Mn tot dec mg/l UNT FILT. Mn tot filtrada mg/l
26-ago 0:00 56,00 4,53 0,001 0,57 026-ago 2:00 58,00 0,4926-ago 4:00 60,00 7,1 0,002 0,52 026-ago 6:00 62,00 0,3626-ago 8:00 64,00 7,38 0,006 0,9 026-ago 10:00 66,00 0,5126-ago 12:00 68,00 5,81 0,004 0,55 026-ago 14:00 70,00 0,3826-ago 16:00 72,00 6,42 0,006 0,58 026-ago 18:00 74,00 0,7826-ago 20:00 76,00 4,08 0,001 0,8 026-ago 22:00 78,00 1,227-ago 0:00 80,00 3,73 0 0,98 027-ago 2:00 82,00 0,8827-ago 4:00 84,00 3,2 0,008 0,86 0,00127-ago 6:00 86,00 0,8527-ago 8:00 88,00 4,11 0,012 0,69 027-ago 10:00 90,00 0,8227-ago 12:00 92,00 3,59 0,001 1,9 027-ago 14:00 94,00 1,227-ago 16:00 96,00 5,03 0,007 1,1 027-ago 18:00 98,00 1,227-ago 20:00 100,00 4,52 0,014 1,2 0,00627-ago 22:00 102,00 1,428-ago 0:00 104,00 4,79 0,015 0,86 0,00328-ago 2:00 106,00 0,8428-ago 4:00 108,00 4,12 0,005 0,76 0,00128-ago 6:00 110,00 0,7528-ago 8:00 112,00 4,23 0,013 0,82 0,00328-ago 12:00 116,00 4,61 0,5628-ago 17:00 121,00 0,54
PLANILLA CONTROL FILTRO 6 PUNTA DE AGUILA
Apéndice 2.1 – Turbiedad y Mn de agua decantada y filtrada en Filtro Nº 6 de Punta de Águilas
(auditoría invierno).
Auditoría Verano
Filtrada Decantada
Turbiedad [UNT] Mn [mg/l] Turbiedad [UNT] Mn19-12-06 11:30 0 2,46 0,01119-12-06 11:31 1' 1,51 0,00619-12-06 11:33 3' 1,24 0,0119-12-06 11:34 4' 0,78 0,00419-12-06 11:36 6' 0,65419-12-06 11:38 8' 0,985 0,00619-12-06 11:40 10' 0,81519-12-06 11:42 12' 1,18 0,01119-12-06 11:44 14' 0,66119-12-06 11:46 16' 0,637 0,00519-12-06 11:48 18' 0,49419-12-06 11:50 20' 0,431 0,00819-12-06 12:00 30' 0,61619-12-06 12:10 40' 0,716 0,01619-12-06 12:20 50' 0,48819-12-06 12:30 1 0,353 0,003 4,3 0,02119-12-06 14:00 2,5 0,90219-12-06 15:00 3,5 0,975 0,001 5,77 0,024
Fecha/HoraTiempo de
Carrera
98
Filtrada DecantadaTurbiedad [UNT] Mn [mg/l] Turbiedad [UNT] Mn
19-12-06 16:00 4,5 0,9819-12-06 17:00 5,5 1,97 0,018 4,66 0,02319-12-06 18:00 6,5 1,6119-12-06 20:00 8,5 1,24 0,002 4,2719-12-06 22:00 10,5 0,87620-12-06 0:00 12,5 0,499 0,001 4,32 0,0220-12-06 2:00 14,5 0,54620-12-06 4:00 16,5 0,469 0,003 6,3520-12-06 6:00 18,5 0,48420-12-06 8:00 20,5 0,859 0,006 4,38 0,01220-12-06 10:00 22,5 0,636 0,001 5,15 0,02120-12-06 11:00 23,5 0,9720-12-06 12:00 24,5 0,629 0,015 6,4 0,02920-12-06 13:00 25,5 0,60620-12-06 14:00 26,5 0,587 0,002 5,06 0,02420-12-06 15:00 27,5 0,74720-12-06 16:00 28,5 0,677 0,005 4,63 0,02220-12-06 17:00 29,5 0,99720-12-06 18:00 30,5 0,77720-12-06 20:00 32,5 0,572 0 3,84 0,0220-12-06 22:00 34,5 0,55121-12-06 0:00 36,5 0,462 0,007 6 0,02221-12-06 2:00 38,5 0,39121-12-06 4:00 40,5 0,512 0,001 4,07 0,01421-12-06 6:00 42,5 0,50521-12-06 8:00 44,5 0,797 0,005 3,88 0,01521-12-06 10:00 46,5 0,45 0,003 4,18 0,01621-12-06 11:00 47,5 1,04
Fecha/HoraTiempo de
Carrera
Apéndice 2.2 – Turbiedad y Mn de agua decantada y filtrada en Filtro Nº 6 de Punta de Águilas
(auditoría verano).
Tiempo (min)
Turbiedad (UNT)
0 4250,5 3201 1811,5 2252 1752,5 1303 1044 68,55 47,46 38,87 29,98 27,39 24,910 1911 17,212 16,813 14,814 13,915 13,2
PLANILLA CONTROL
FILTRO 6 PUNTA DE
AGUILAS
Apéndice 2.3 – Turbiedad de Agua de Lavado del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas (auditoría
invierno).
99
Tiempo [min]
Turbiedad [UNT]
0 2900,5 2621 2461,5 1383 1034 73,85 59,56 52,57 48,28 44,49 44,410 40,711 25,912 28,113 2414 19,615 19,5
PLANILLA CONTROL FILTRO 6 PUNTA DE
AGUILAS
Apéndice 2.4 – Turbiedad de Agua de Lavado del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas (auditoría
verano).
Alturas Piezométricas en Ensayo de Pérdidas de Carga durante la Carrera de los filtro Nº 6 de
la Planta Punta de Águilas. PLANILLA CONTROL PÉRDIDAS DE CARGA - ALTURAS PIEZOMÉTRICAS [cm]
FECHA HORA H INT[m] 1 2 3 4
23/08/2006 15:55 1,6
23/08/2006 17:00 2,15 65 67 70 76
23/08/2006 20:00 1,9 38 38 39 41
24/08/2006 0:00 1,73 25 27 28 34
24/08/2006 4:00 1,7 25,5 27 28,5 34
24/08/2006 8:00 1,63 23 25,5 27 34,5
24/08/2006 9:00 1,62 22,5 25 27 35
24/08/2006 11:00 1,6 20 22 24 33
24/08/2006 13:00 1,54 15 19 21 30
24/08/2006 15:00 1,62 23 26,5 28,5 35
24/08/2006 17:00 1,57 23 23 28 37
24/08/2006 20:00 1,77 35 37 36 48
25/08/2006 0:00 1,56 25 28 29 37
25/08/2006 4:00 1,55 24 28 37 29
25/08/2006 8:00 1,47 21 26 27 37
25/08/2006 10:00 1,44 19 26 27,5 37
25/08/2006 12:00 1,41 17 24 26 37
25/08/2006 14:00 1,38 16 24 25 36,5
25/08/2006 16:00 1,41 15 22 24 35,5
25/08/2006 18:00 - - - - -
25/08/2006 20:00 1,58 33 35 36 42
100
ALTURAS PIEZOMÉTRICAS [cm]
FECHA HORA H INT[m] 1 2 3 4
26/08/2006 0:00 1,39 18 25 27 37
26/08/2006 4:00 1,4 20 28 29 39
26/08/2006 8:00 1,36 18 29 30 39
26/08/2006 12:00 1,48 24 32 34 40
26/08/2006 16:00 1,58 29 34 35 41
26/08/2006 20:00 1,73 34 37 37 42
27/08/2006 0:00 1,73 33 40 41 43
27/08/2006 4:00 1,72 36 41 42 43
27/08/2006 8:00 1,72 37 41 42 43
27/08/2006 12:00 1,55 31 37 38 43
27/08/2006 16:00 1,54 27 35 35 41
27/08/2006 20:00 1,73 37 42 42 43
28/08/2006 0:00 1,72 38 42 41 43
28/08/2006 4:00 1,66 37 41 41 43
28/08/2006 8:00 1,62 36 41 41 42
28/08/2006 15:00 1,27 18 29 30 40
Apéndice 2.5. – Lecturas del nivel piezométrico en mangueras y superficie de agua en el filtro Nº 6 de Punta de Águilas.
Granulometría Lecho Filtro Nº 6 de la Planta Punta de Águilas
Muestra: Arena Total: 1000,8 g
Tamiz Diámetro
[mm] Pesos [g] % Retenido % que pasa
4 4,75 0 0,000 100,000 8 2,36 19,8 1,978 98,022 10 2,00 21,1 2,108 95,913 12 1,70 15,2 1,519 94,394 16 1,18 54,6 5,456 88,939 18 1,00 39,4 3,937 85,002 20 0,85 141,9 14,179 70,823 30 0,600 594,4 59,392 11,431 40 0,425 105,5 10,542 0,889 50 0,300 8,3 0,829 0,060 100 0,150 0,3 0,030 0,030 200 0,075 0,3 0,030 0,000
Lavado 0 0,000 0,000
Apéndice 2.6 – Granulometría de la muestra de Arena del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas.
101
Muestra: Carbón Total: 538,2 g
Tamiz Diámetro
[mm] Pesos [g] % Retenido % que pasa
4 4,75 0 0,000 100,000 8 2,36 53,8 9,996 90,004 10 2,00 117,8 21,888 68,116 12 1,70 115,8 21,516 46,600 16 1,18 181,4 33,705 12,895 18 1,00 13,9 2,583 10,312 20 0,85 2,7 0,502 9,810 30 0,600 1,7 0,316 9,495 40 0,425 4,1 0,762 8,733 50 0,300 16,1 2,991 5,741 100 0,150 23,8 4,422 1,319 200 0,075 6,5 1,208 0,111
Lavado 0,6 0,111 0,000
Apéndice 2.7 – Granulometría de la muestra de Carbón del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas.
102
APÉNDICE III – Tablas de Auditoría en Filtro Nº 4 de Planta La Dehesa.
Turbiedad de Ingreso, Salida y Lavado en Filtro Nº 4 de La Dehesa, Auditoría Invierno
PLANILLA CONTROL FILTRO 4 LA DEHESA
FECHA HORA Tiempo Carrera
Turbiedad DEC. [UNT]
Turbiedad FILT. [UNT]
12-sep 16:15 0,00 2,23
12-sep 16:16 0,02 2,84
12-sep 16:18 0,05 3,36
12-sep 16:20 0,08 1,94
12-sep 16:22 0,12 2,1
12-sep 16:24 0,15 3,06
12-sep 16:26 0,18 2,88
12-sep 16:28 0,22 2,65
12-sep 16:30 0,25 1,7
12-sep 16:32 0,28 1,69
12-sep 16:34 0,32 2,31
12-sep 16:36 0,35 1,96
12-sep 16:45 0,50 1,01
12-sep 16:55 0,67 1,46
12-sep 17:05 0,83 1,03
12-sep 17:15 1,00 0,902
12-sep 18:00 2,00 0,55
12-sep 20:00 4,00 10,4 0,74
12-sep 22:00 6,00 0,79
13-sep 0:00 8,00 10,2 1,08
13-sep 2:00 10,00 1,22
13-sep 4:00 12,00 9,88 1,13
13-sep 6:00 14,00 1,26
13-sep 8:00 16,00 10,6 1,32
13-sep 9:00 17,00
13-sep 10:00 18,00 2,2
13-sep 11:00 19,00 2,4
Apéndice 3.1 – Turbiedad de agua decantada y filtrada en Filtro Nº 4 de La Dehesa (auditoría invierno).
103
Auditoría Verano
FECHA HORATiempo Carrera
UNT DEC.UNT FILT. (medición)
26-dic 10:10 0,00 1,0426-dic 10:12 0,02 0,85626-dic 10:14 0,05 1,1526-dic 10:16 0,08 0,88526-dic 10:18 0,12 0,84226-dic 10:20 0,15 0,96526-dic 10:22 0,18 0,93326-dic 10:24 0,22 0,85426-dic 10:26 0,25 1,0126-dic 10:28 0,28 0,74726-dic 10:30 0,32 0,9226-dic 10:40 0,35 0,90726-dic 10:50 0,50 1,2626-dic 11:00 0,67 0,94826-dic 11:10 0,83 3,39 0,76226-dic 12:00 1,00 0,80726-dic 13:00 2,00 3,09 0,73726-dic 14:00 4,00 0,83826-dic 15:00 6,00 3,22 0,93126-dic 16:00 8,00 0,85826-dic 17:00 10,00 2,97 0,7126-dic 18:00 12,00 0,70626-dic 20:00 14,00 3,78 0,66826-dic 22:00 16,00 0,85126-dic 0:00 17,00 2,91 0,61227-dic 2:00 18,00 0,58827-dic 4:00 19,00 3,2 0,56127-dic 6:00 21,00 0,70627-dic 8:00 23,00 3,47 0,73527-dic 9:00 24,00 0,49127-dic 10:00 25,00 0,66127-dic 11:00 26,00 0,527-dic 12:00 27,00 2,59 0,51227-dic 13:00 28,00 0,5427-dic 14:00 29,00 3,41 0,51627-dic 15:00 30,00 0,68127-dic 16:00 31,00 3,59 0,88627-dic 17:00 32,00 0,72327-dic 18:00 33,00 2,92 0,56327-dic 20:00 35,00 2,95 0,50927-dic 22:00 37,00 0,46627-dic 0:00 39,00 2,39 0,66228-dic 2:00 41,00 0,47628-dic 4:00 43,00 2,5 0,42128-dic 6:00 45,00 0,36828-dic 8:00 47,00 3,31 0,36428-dic 9:00 48,00 0,37628-dic 10:00 49,00 2,98 0,558
Apéndice 3.2 – Turbiedad y Mn de agua decantada y filtrada en Filtro Nº 6 de Punta de Águilas (auditoría verano).
104
PLANILLA CONTROL FILTRO 4 LA DEHESA
Nº Muestra Tiempo (min) Turbiedad (UNT)
1 0 755 2 0,5 836 3 1 922 4 1,5 893 5 2 849 6 2,5 784 7 3 731 8 3,5 674 9 4 650 10 5 573 11 6 340 12 7 250 13 8 87,5 14 9 95,5 15 10 40,2 16 11 11,1 17 12 14,3 18 13 5,06 19 14 5,74
Apéndice 3.3 – Turbiedad de Agua de Lavado del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas (auditoría invierno).
PLANILLA CONTROL FILTRO 4 LA DEHESA
Nº Muestra Tiempo (min)
Turbiedad (UNT)
1 0 982 2 0,5 615 3 1 439 4 1,5 416 5 2 291 6 3 182 7 4 75 8 5 36 9 6 31,4 10 7 20,3 11 8 14,4 12 9 9,51 13 10 7,04 14 11 4,72 15 12 3,56 16 13 4 17 14 3,54
Apéndice 3.4 – Turbiedad de Agua de Lavado del Filtro Nº 6 de Punta de Águilas (auditoría verano).
105
Alturas Piezométricas en Ensayo de Pérdidas de Carga durante la Carrera del filtro Nº 4 de la
Planta La Dehesa
PLANILLA CONTROL PÉRDIDAS DE CARGA - ALTURAS PIEZOMÉTRICAS [cm]FECHA HORA t carrera H INT[cm] 0 1 2 4 5 612-sep 18:00 2 86 110 115 120 130 135 14012-sep 20:00 4 77 102 104 105 122 130 13612-sep 22:00 6 74 104 99 107 122 130 13613-sep 0:00 8 68 96 98 110 123 128 13613-sep 2:00 10 65 96 97 106 124 129 13613-sep 4:00 12 63 97 100 108 125 131 13713-sep 6:00 14 60 97 103 110 126 134 13713-sep 8:00 16 57 98 105 112 127 136 137
Apéndice 3.5. – Lecturas del nivel piezométrico en mangueras y superficie de agua en el filtro Nº 4 de La Dehesa.
Granulometría Lecho Filtro Nº 4 de la Planta La Dehesa
Muestra: Arena Total: 998,6 g
Tamiz Diámetro
[mm] Pesos [g] %
Retenido % que pasa
4 4,75 0 0,000 100,000 8 2,36 6,6 0,661 99,339 10 2,00 88,6 8,872 90,467 12 1,70 318,5 31,895 58,572 16 1,18 444,7 44,532 14,040 18 1,00 83,8 8,392 5,648 20 0,85 34,4 3,445 2,203 30 0,600 18,8 1,883 0,320 40 0,425 3 0,300 0,020 50 0,300 0,2 0,020 0,000 100 0,150 0 0,000 0,000 200 0,075 0 0,000 0,000
Lavado 0 0,000 0,000
Apéndice 3.6. – Granulometría de una muestra del lecho de arena del Filtro Nº 4 de La Dehesa.
106
APÉNDIC
E IV
– Flujos d
e Caja
Apén
dice 4.1 – F
lujo de caja para proyecto de filtro bicapa con autolavado considerando una vida útil de 20 años.
Bicapa Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10Ingresos por Ventas 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638+/- Ganancias/Pérdidas de
Capital- Costos Fijos -154.401,1 -154.401,1 -154.401,1 -154.401,1 -154.401,1 -154.401,1 -154.401,1 ########## -154.401,1 -154.401,1- Costos Variables -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212- Depreciaciones Legales -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825- Pérdidas del Ejercicio
AnteriorUtilidad Antes de Impuestos 33.064.200 33.064.200 33.064.200 33.064.200 33.064.200 33.064.200 33.064.200 21.746.281 33.064.200 33.064.200- Impuesto (IVA = 19%) -6.282.198 -6.282.198 -6.282.198 -6.282.198 -6.282.198 -6.282.198 -6.282.198 -4.131.793 -6.282.198 -6.282.198Utilidad Después de
Impuestos26.782.002 26.782.002 26.782.002 26.782.002 26.782.002 26.782.002 26.782.002 17.614.487 26.782.002 26.782.002
+ Depreciaciones Legales 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825+ Pérdidas del Ejercicio
Anterior0 0 0
-/+ Ganancias/Pérdidas de
Capital0 0 0
Flujo de Caja Operacional 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 21.392.312 30.559.827 30.559.827-- Inversión Fija -75.556.498
Valor Residual de los
Activos- Capital de Trabajo 0+ Recuperación del Capital
de TrabajoFlujo de Capitales -75.556.498 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0FLUJO DE CAJA -75.556.498 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 21.392.312 30.559.827 30.559.827
Bicapa Año 11 Año 12 Año 13 Año 14 Año 15 Año 16 Año 17 Año 18 Año 19 Año 20Ingresos por Ventas 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638 37.507.638+/- Ganancias/Pérdidas de
Capital- Costos Fijos -154.401,1 -154.401,1 -154.401,1 -154.401,1 -154.401,1 -11.472.320,1 -154.401,1 -154.401,1 -154.401,1 -154.401,1- Costos Variables -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212 -511.212- Depreciaciones Legales -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825 -3.777.825- Pérdidas del Ejercicio
AnteriorUtilidad Antes de Impuestos 33.064.200 33.064.200 33.064.200 33.064.200 33.064.200 21.746.281 33.064.200 33.064.200 33.064.200 33.064.200- Impuesto (IVA = 19%) -6.282.198 -6.282.198 -6.282.198 -6.282.198 -6.282.198 -4.131.793 -6.282.198 -6.282.198 -6.282.198 -6.282.198Utilidad Después de
Impuestos26.782.002 26.782.002 26.782.002 26.782.002 26.782.002 17.614.487 26.782.002 26.782.002 26.782.002 26.782.002
+ Depreciaciones Legales 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825 3.777.825+ Pérdidas del Ejercicio
Anterior-/+ Ganancias/Pérdidas de
CapitalFlujo de Caja Operacional 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 21.392.312 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827-- Inversión Fija
Valor Residual de los
Activos0
- Capital de Trabajo
+ Recuperación del Capital
de Trabajo0
Flujo de Capitales 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0FLUJO DE CAJA 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827 21.392.312 30.559.827 30.559.827 30.559.827 30.559.827VPN_12% 147.510.377,8
107
Apén
dice 4.2 – F
lujo de caja para proyecto de un filtro Aquazur V
considerando una vida útil de 20 años.
Aquazur V Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10Ingresos por Ventas 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447+/- Ganancias/Pérdidas de
Capital- Costos Fijos -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3- Costos Variables -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700- Depreciaciones Legales -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138- Pérdidas del Ejercicio
AnteriorUtilidad Antes de Impuestos 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471- Impuesto (IVA = 19%) -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239Utilidad Después de
Impuestos56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231
+ Depreciaciones Legales 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138+ Pérdidas del Ejercicio
Anterior0 0 0
-/+ Ganancias/Pérdidas de
Capital0 0 0
Flujo de Caja Operacional 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370-- Inversión Fija -128.122.763
Valor Residual de los
Activos- Capital de Trabajo 0+ Recuperación del Capital
de TrabajoFlujo de Capitales -128.122.763 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0FLUJO DE CAJA -128.122.763 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370
Aquazur V Año 11 Año 12 Año 13 Año 14 Año 15 Año 16 Año 17 Año 18 Año 19 Año 20Ingresos por Ventas 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447 78.190.447+/- Ganancias/Pérdidas de
Capital- Costos Fijos -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3 -433.137,3- Costos Variables -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700 -1.065.700- Depreciaciones Legales -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138 -6.406.138- Pérdidas del Ejercicio
AnteriorUtilidad Antes de Impuestos 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471 70.285.471- Impuesto (IVA = 19%) -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239 -13.354.239Utilidad Después de
Impuestos56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231 56.931.231
+ Depreciaciones Legales 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138 6.406.138+ Pérdidas del Ejercicio
Anterior-/+ Ganancias/Pérdidas de
CapitalFlujo de Caja Operacional 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370-- Inversión Fija
Valor Residual de los
Activos0
- Capital de Trabajo
+ Recuperación del Capital
de Trabajo0
Flujo de Capitales 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0FLUJO DE CAJA 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370 63.337.370VPN_12% 344.972.149
108
APÉNDICE V Protocolo Ensayo Kawamura, 2000 - Al final de una carrera de filtración, justo antes de un lavado, vaciar el agua del filtro; - Tomar muestreos de material a diferentes profundidades del lecho en un a dos puntos del
filtro (tomar alrededor de 100 g en bolsas); - Llenar el filtro de nuevo con agua - Hacer el lavado del filtro en las condiciones normales - Vaciar de nuevo el filtro - Tomar muestreos de material a diferentes profundidades del lecho en un a dos puntos del
filtro que son diferentes de los precedentes (tomar alrededor de 100 g en bolsas) - En laboratorio, para cada muestreo:
1. Poner 50 mL de material en una probeta de 100 mL; 2. Llenar la probeta con agua del grifo hasta 100 mL; 3. Agitar con vigor la probeta tapada durante 20 segundos; 4. Transferir el agua que contiene la turbiedad a un erlenmeyer de 500 mL 5. Reiterar las acciones 2, 3 y 4 hasta llenar el erlenmeyer a 500 mL 6. Homogeneizar el agua de erlenmeyer y medir 2 veces su turbiedad. 7. Calcular el valor siguiente:
Retención de los flocs (NTU/100 mL de material) = Turbiedad de la muestra x 2
El criterio de evaluación del lavado según la turbiedad resultante en el ensayo es:
- Entre 30 y 60 UNT/100 mL: el filtro está limpio y trabajando en la fase de maduración - Entre 60 y 120 UNT/100 mL: el filtro está un poco sucio pero el lavado no necesita
un replanteamiento
- > 120 UNT/100 mL: el filtro es sucio y es necesario revisar el sistema del lavado, su procedimiento y su eficacia
- > 300 UNT/100 mL: el filtro tiene potencialmente problemas de bolas de barro
![[kit anti-heladas tuberías de hasta 5”]](https://img.pdfslide.us/doc/110x75/61fd021262b2cd5f161c4239/kit-anti-heladas-tuberas-de-hasta-5.jpg)
