PROPUESTA DE UN SISTEMA DE CONTROL PARA EL TRATAMIENTO DE...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

MECÁNICA Y ELÉCTRICA

INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

PROPUESTA DE UN SISTEMA DE

CONTROL PARA EL TRATAMIENTO DE

AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL GRADO DE INGENIERO

EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN CONTROL

Y AUTOMATIZACIÓN

PRESENTADO POR:

PLÁCIDO HERNÁNDEZ MIGUEL ÁNGEL

VARGAS TLAHUEL OSCAR KEI

ASESORES:

M. EN C. NELLY BAENA LÓPEZ

ING. HERNÁNDEZ MUÑOZ JESÚS

MÉXICO, D.F. 2009

DEDICATORIAS

III

DEDICATORIAS

Mi tesis la dedico con especial amor y afecto.

Con todo mi amor a mis padres Adela y Arturo que me han dado la vida y

me han apoyado en todo momento. Gracias papá y mamá por creer en mí y

ayudarme a forjar una carrera para mi futuro. Mi eterno agradecimiento, los amo

con todo mi corazón.

A mis hermanos Leticia, Israel, Mirella y Arturo por estar conmigo,

apoyarme, soportarme, corregirme y alentarme a conseguir mis metas. Gracias

por todo, los quiero mucho.

A mis cuñados, cuñadas, sobrinas, sobrinos y todos mis familiares que han

sido parte de mi vida.

A mi novia Georgina, gracias por motivarme siempre a ser un mejor hombre

y seguir adelante en mi camino sin importar que tan grandes sean los obstáculos

que en este puede encontrar. Te amo

A mis amigos que en las buenas y las malas me han brindado palabras de

aliento y éxito.

Al Instituto Politécnico Nacional y todos aquellos que me formaron como

profesionista.

Gracias a todos por ser parte de mi vida y compartir momentos de felicidad

y tristeza, en los cuales crecemos como seres humanos y aprendemos a valorar a

la gente que nos rodea. Sin ustedes a mi lado no lo hubiera logrado. Prometo no

defraudarlos

“Nadie puede construirse el puente por el cual hayas de pasar el río de la

vida; nadie, a no ser tú”

(Federico Nietzche)

Miguel Ángel Plácido Hernández

“La técnica al servicio de la patria”

DEDICATORIAS

IV

Esta tesis la dedico a mis padres ya que me han brindado todo el apoyo en

todos los proyectos que he desarrollando a lo largo de mi vida tanto estudiantil,

profesional y deportiva, a mis hermanos, amigos, compañeros de escuela y de

equipo por que me han ayudado a lograr mis objetivos dándome aliento en cada

momento de mi vida para seguir adelante logrando así concluir con una etapa

muy importante de mi vida.

Principalmente agradezco a Dios todopoderoso ya que me ha dado la

fuerza para superar todos los obstáculos que se me han presentado en el camino,

ofreciéndome experiencias inolvidables en la vida de las cuales me han hecho

comprender el por que de las cosas.

Por ultimo pero no menos importante agradezco a todas aquellas personas

que siempre estuvieron junto a mí dándome su apoyo o su rechazo ya que de

todas aprendí algo y he logrado salir adelante alcanzando mis objetivos

profesionales.

Oscar Kei Vargas Tlahuel

ÍNDICE

V

Índice

Índice de figuras VII

Índice de tablas VII

Índice de diagramas VIII

Resumen 1

Objetivo general 3

Objetivos particulares 4

Capitulo 1 Introducción 5

1.1 Antecedentes 7

1.2 Sistemas desarrollados 9

1.2.1 Sistema Pontos AquaCycle (España) 9

1.2.2 Sistema de carácter descriptivo (Guatemala) 11

1.2.3 Propuesta de sistema ESIQIE (México) 11

1.3 Problema 13

1.4 Alcance 14

1.5 Justificación 15

Capitulo 2 Fundamentos teórica 16

2.1 Agua residual 17

2.2 Muestreo de agua 19

2.3 Tratamientos de agua 20

2.4 Tipos de tratamientos de agua urbanos 24

2.5 Sistemas de control 28

2.6 Tipos de control 30

Capitulo 3 Filosofía de operación 35

3.1 Análisis de sistemas desarrollados 36

3.2 Propuesta de sistema ESIQIE (México) 37

3.3 Definición de variables de operación 42

ÍNDICE

VI

3.4 Parámetros de operación 43

3.5 Agua tratada, recolección y usos 48

3.6 Contaminantes del agua 49

Capitulo 4 Desarrollo del sistema de control y los tratamientos de aguas 53

4.1 Descripción del sistema 54

4.2 Sistema de tratamiento de agua residual doméstica 59

4.3 Control del sistema 65

4.4 Operación del sistema 69

Capitulo 5 Justificación económica 81

5.1 Presupuesto de materiales 82

5.2 Presupuesto de mano de obra 83

5.3 Presupuesto de inversiones 83

5.4 Costo total del proyecto 85

Conclusiones 86

Recomendaciones 88

Glosario 91

Material de apoyo 96

Anexos 101

ÍNDICE DE TABLAS, FIGURAS Y DIAGRAMAS

VII

Índice De Figuras FIG. 1 Esquema del sistema pontos AquaCycle 900 10

FIG. 2 Cuadro sinóptico propuestas ESIQIE 12

FIG. 3 Elementos de un lazo cerrado 29

FIG. 4 Estructura de un PLC 33

FIG. 5 Ciclo del PLC 34

FIG. 6 PLC`s 34

FIG. 7 Filtro multicapa 39

FIG. 8 Portacartucho 55

FIG. 9 Cartucho en poliéster lavable rl-sx - 50 micras 56

FIG. 10 Filtro de GAC 57

FIG. 11 Excavación tipo A 60

FIG. 12 Excavación tipo B 60

FIG. 13 Excavación tipo C 60

FIG. 14 Electronivel 67

FIG. 15 Flujometro 68

FIG. 16 Manómetro 68

FIG. 17 Lámparas 69

FIG. 18 Pulsador seta 69

Índice De Tablas

TABLA 1. Usos del cloro 21

TABLA 2. Intervalo de dosis (mg/L) 22

TABLA 3. Concentración (mg/L) 24

TABLA 4. Componentes químicos 25

TABLA 5. Tratamiento terciario 28

TABLA 6. Ventajas y desventajas de los sistemas 36

TABLA 7 Enfermedades por patógenos contaminantes del agua 49

TABLA 8. Parámetros filtro de arena multicapa. 55

TABLA 9. Compuestos orgánicos absorbibles por GAC 58

ÍNDICE DE TABLAS, FIGURAS Y DIAGRAMAS

VIII

TABLA 10. Dimensiones y capacidades de cisternas 59

TABLA 11. Tipos de excavaciones de cisternas 60

TABLA 12. Nomenclatura 62

TABLA 13. Análisis de PLC Vs. SSR 65

TABLA 14. Presupuesto de materiales 82

TABLA 15. Presupuesto de inversión 84

TABLA 16. Presupuesto de servicios 84

TABLA 17. Costo total 85

Índice De Diagramas

A-00 Dispositivo de filtración (propuesta B) 41

A-01 Diagrama básico del sistema de tratamiento de agua 64

A-01 DTI del sistema de control 72

A-03 Lógico de control 73

A-04 Esquemático de control 74

A-05 Sistema de tratamiento de agua 2 77

A-06 DTI del sistema de control 2 78

A-07 Lógico de control 2 79

A-08 Esquemático de control 2 80

RESUMEN

1

RESUMEN

En el presente proyecto se desarrolla un sistema de control para el

tratamiento de aguas residuales domésticas.

La propuesta del sistema tiene como objetivo mediante el desarrollo de un

tratamiento aguas residuales domésticas provenientes de duchas y lavabos,

instrumentar el sistema, controlar el sistema de tratamiento, reutilizar y optimizar el

agua tratada para inodoros, riego, limpieza de patios, banquetas, ventanas y

puertas, así como fomentar una cultura respecto a la importancia que tiene el

aprovechamiento al máximo del vital líquido.

La metodología en que se basa el desarrollo del sistema es la investigación

y el análisis de sistemas de tratamientos de aguas residuales domésticas ya

desarrollados, comparando y definiendo los aspectos mas significativos de cada

uno, se hace la selección del sistema que se adecue a las necesidades

planteadas por el proyecto, posteriormente se plantean y se mejoran las etapas

del sistema propuesto.

Se estudian dos tipos de tratamiento de aguas residuales que son un

tratamiento primario y otro terciario los cuales permitirán que el agua tratada

cumpla con las condiciones establecidas para los usos que se les dará

nuevamente.

Se dictan las condiciones de operación del sistema en las cuales se definen

las variables presentes en el mismo, los parámetros que debe cumplir el agua a

tratar y tratada, se instrumenta en base a lo anterior y se hace la selección del

resolvedor lógico a utilizar, el cual se determino fuese un controlador lógico

programable (PLC).

Aunado a la investigación y el análisis de los sistemas desarrollados, se

definen con claridad los conocimientos a aplicar, conceptos y se complementa con

el uso de herramientas softwares como son Microsoft Word y Autocad, que son de

gran importancia para el desarrollo del proyecto, elaboración de diagramas

RESUMEN

2

básicos, diagramas de tubería e instrumentación (DTI`s), diagramas lógicos de

control y diagramas esquemáticos de control del sistema.

El sistema se desarrolla con una gama de componentes que le permitirán al

usuario poder tener un control adecuado de las instalaciones como también del

agua en diferentes áreas de la casa y monitorearlo para evitar posibles errores o

fallas que mermen la calidad el agua tratada, la eficiencia y eficacia de los

instrumentos, de filtros, de instalaciones y del mismo controlador.

Este sistema de control para el tratamiento de agua es una alternativa a

considerar, que podrá ser implementado.

OBJETIVOS

3

OBJETIVO GENERAL

• Desarrollar un sistema de control y los tratamientos de aguas que

permitan reutilizar agua residual doméstica en actividades de riego,

inodoros y lavado de inmobiliario.

OBJETIVOS

4

OBJETIVOS PARTICULARES

• Analizar sistemas de tratamientos de aguas residuales domésticas

desarrollados.

• Seleccionar el sistema de tratamiento que se adecue a las

necesidades de la población a estudiar.

• Mejorar las etapas del sistema.

• Definir las condiciones de operación del sistema.

• Seleccionar la instrumentación adecuada de acuerdo a las variables

de operación.

• Proponer un sistema de control para tratar agua.

INTRODUCCIÓN

5

CAPITULO 1:

INTRODUCCIÓN

CAPITULO 2:

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

CAPITULO 3:

FILOSOFÍA DE OPERACIÓN

CAPITULO 4:

DESARROLLO DEL SISTEMA.

CAPITULO 5:

JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA

INTRODUCCIÓN

6

1 INTRODUCCIÓN

En todo el mundo se sabe que existe un desabasto de agua por singulares

razones, países de “tercer mundo” sufren principalmente por la carencia del vital

liquido, sin embargo naciones desarrolladas también lo padecen desarrollando

nuevas formas de obtener agua o de optimizarla, Mexico siendo un país con

grandes extensiones de agua no queda exento de la problemática.

Ecatepec enfrenta este problema, el crecimiento acelerado de la población,

la falta de una cultura de ahorro de agua, el uso inmoderado de la misma, cortes

en el suministro de luz y la alta contaminación en ríos, van haciendo de este

liquido un recurso mas limitado al paso del tiempo, las estrategias empleadas por

las autoridades no han sido suficientes para lograr disminuir el problema de

escasez de agua sobre todo en grandes urbes que siguen creciendo de manera

alarmante. La inoperancia de las autoridades y los organismos encargados de

abastecer de agua es otro factor que delimita el acceso a este recurso.

En el desarrollo del proyecto se estudian dos tratamientos de aguas

urbanas, un tratamiento primario que permita eliminar una gran cantidad de

sólidos en suspensión y DBO (demanda biológica de oxigeno), y un tratamiento

terciario que permita eliminar bacterias presentes en el agua obteniendo como

resultado agua apta para riego, inodoros, lavado de puertas, ventanas, patios, etc.

Se seleccionara la instrumentación adecuada para, el monitoreo de

variables como presión y flujo, para el control de nivel, se tomara en cuenta la

temperatura (ambiente) pero por no afectar el proceso en el sistema no requiere

de instrumentación, se llevara el control de pH, y desinfección a base de cloro.

Se contara con un PLC que controlará la apertura y el cierre de válvulas de

control, el arranque y paro de la(s) bomba(s) que impulsara(n) el agua tratada del

tanque de almacenamiento a un tanque elevado mediante las señales enviadas

por la instrumentación de nivel. Esto ayudaría a disminuir el consumo de agua que

demanda cada hogar y permitiría ayudar a reducir la sobreexplotación de mantos

acuíferos y pozos en la zona de Ecatepec.

INTRODUCCIÓN

7

1.1 ANTECEDENTES.

Ecatepec de Morelos, es una entidad que como muchas sufre por el

desabasto de agua. El problema del vital liquido es muy simple y tiene mucho

tiempo, en 10 años aumentó el doble la población y mantuvieron la misma

cantidad de agua que se tenía, obvio es que el servicio empeoró y para mejorarlo

lo que hace falta es agua, en esta entidad la dotación media deseable

LTS/HAB/DIA es de 307 (L.P.S) pero en realidad el suministro es de 268 (L.P.S).

Teniendo un déficit de 772 (L.P.S) o un 13% del agua total. En este municipio se

reciben de diversas fuentes el agua potable que consumimos a diario, a

continuación se muestran algunos datos que corresponden a los suministros, esta

entidad cuenta con 1 738 486 habitantes, es abastecida de agua potable por

medio de fuentes federales con 1 675 (L.P.S) y por fuentes estatales con 3 720

(L.P.S) con un total de 5 395(L.P.S), en esta entidad se tiene una demanda de 6

167 (L.P.S). (1). A continuación se presenta un fragmento de una nota periodística

referente a la escasez de agua en Ecatepec en todo el año de 2007.

“Ecatepec, Méx.- Continúa la escasez de agua en Ecatepec provocada por

el irregular abasto de parte de la Comisión de Agua del Estado de México (CAEM),

por lo que el organismo encargado del agua potable en el municipio (SAPASE)

advirtió en un comunicado que “de continuar esta situación, la cual está atentando

en contra de los derechos humanos de al menos 2 millones de habitantes que

padecen gravemente la escasez del vital líquido, solicitará la intervención del

Congreso de la Unión para que haga una auditoría al manejo del agua que está

haciendo el gobierno del Estado de México.

SAPASE explicó que, sin previo aviso, el sábado pasado (22 de diciembre)

la CAEM dejó sin suministro de agua al municipio de Ecatepec. Cerró las llaves

del Sistema Cutzamala y ninguna de las 258 colonias ubicadas en la zona oriente

tuvo agua en sus domicilios. Y con respecto al Sistema Los Reyes, indicó que la

CAEM dijo que varios pozos dejaron de funcionar sin dar mayores explicaciones.

INTRODUCCIÓN

8

Asimismo, SAPASE informó que ha pagado puntualmente a la Comisión

Nacional del Agua (CONAGUA) la entrega del agua de ambos sistemas de

distribución (el Cutzamala y el de Los Reyes), por lo que el abasto del vital líquido

a Ecatepec no tiene porque reducirse ni suspenderse.

Crónica de una escasez de agua no anunciada

Del 18 de agosto al 31 de diciembre de 2006: Reducción paulatina del

suministro Disminuyó el suministro gradualmente de 1,200 l/s a 700 l/s, lo que

afectó a 258 colonias de la Quinta Zona, en donde viven alrededor de un millón de

habitantes.

Semana Santa de 2007: Suspensión total por mantenimiento del Sistema

Cutzamala. Este mantenimiento se hace cada año. La población afectada es la

misma.

Julio de 2007: La CAEM reduce el abasto del Sistema Los Reyes. La

drástica reducción del 40 por ciento del caudal del Sistema Los Reyes afecta a

unas 80 colonias de la zona nororiente del municipio.

Noviembre del 2007: Noviembre fue un mes crítico, la gente sufrió mucho

por la escasez de agua. Del 1 al 4 de noviembre se suspendió el servicio

totalmente por mantenimiento del Sistema Cutzamala, lo cual ocasionó fuerte

desabasto en las colonias de la Quinta Zona hasta el 10 del mismo mes, día en

que parecía que ya se regularizaría el suministro en esa región, pero no fue así

porque ese mismo día se realizó la suspensión total del abasto por mantenimiento

del Sistema Cutzamala. Así que el desabasto continuó y el día 24 nuevamente

hubo una suspensión total por mantenimiento del Sistema Cutzamala.

Diciembre del 2007: El día 4 de diciembre por falta de energía eléctrica 19

pozos de agua se pararon. El equipo se quemó y se tuvo que invertir para

repararlo. El día 11 nuevamente la Compañía de Luz y Fuerza del Centro (LyFC)

dejó sin luz a todo el municipio y un total de 68 pozos dejaron de trabajar durante

tres horas, aproximadamente, por lo que se dejaron de suministrar 31 millones 320

litros de agua a la población. Posteriormente se anunció que el día 15 de

INTRODUCCIÓN

9

diciembre se cortaría el 50 por ciento del suministro, lo cual no se hizo sino hasta

el 22 de los corrientes, sólo que sin previo aviso y el corte no fue de la mitad del

abasto sino casi al 100 por ciento.”(02)

El bajo fluido de agua en este municipio continuo en 2008 debido a falta de

voluntad política de quienes integran el gobierno del Estado de México y no por

problemas técnicos o de mantenimiento, aseguro el primer regidor del

Ayuntamiento, Javier Rivera Escalona, reconociendo que más de 250 colonias

mexiquenses padecen la falta de agua potable, de forma intermitente siendo la

CAEM la culpable de reducir el suministro sin ningún tipo de aviso previo

argumentando que algunos pozos de la batería están fuera de operación y serán

rehabilitados y consideró que al parecer se trata de un problema político.(03)

1.2SISTEMAS DESARROLLADOS

En varias partes del mundo y México se han desarrollado sistemas de

tratamientos de aguas residuales domésticas teniendo antecedentes de los

siguientes:

1.2.1 SISTEMA AQUACYCLE 900 PONTOS (ESPAÑA)

En España el departamento de Investigación, Desarrollo e Innovación de

Hansgrohe ha desarrollado tecnologías que permiten un ahorro importante y

continuado de agua, para casas unifamiliares o comunidades de vecinos Pontos,

creo un sistema de reciclado de agua doméstica que permite que una familia

pueda reutilizar el agua usada del lavabo y de la ducha denominado AquaCycle.

Este limpia el agua mediante el sistema patentado Smart Clean y el resultado es

agua limpia de alta calidad, que cumple las normas europeas de higiene en aguas

del cuarto de baño.

Una unidad de filtrado que retiene los residuos más grandes, como fibras

textiles, cabellos, etc. Los bio-cultivos desmenuzan la suciedad del agua en las

cámaras de reciclado principal y previo. En intervalos de 3 horas, el agua vuelve a

ser bombeada. Los residuos pasan directamente al desagüe y una lámpara de luz

INTRODUCCIÓN

10

UV se encarga de esterilizarla. Tras este proceso, el agua ya es inodora y se

puede almacenar para su uso posterior. Ver Fig. 1

FIG 1. Esquema del sistema pontos AquaCycle 900.

El agua procesada que sale de este va por una canalización separada a la

del agua potable. Al ser un sistema modular y ampliable puede ser instalado en

espacios semipúblicos o comerciales con una capacidad máxima de reciclado de

2400 L/día.

Puede tratar diariamente de 600 a 10,000 litros de agua procedente del

lavabo y de la ducha mediante un sistema biológico-mecánico sin productos

químicos, automático y sin necesidad de mantenimiento. El agua es reutilizable

para lavar ropa, WC, limpieza domestica y riego. (04)

INTRODUCCIÓN

11

1.2.2 SISTEMA DE CARÁCTER DESCRIPTIVO (GUATEMALA)

En la Universidad Rafael landivar en la facultad de Ingeniería se realizó un

trabajo de investigación de carácter descriptivo documentado denominado “Uso,

rehúso y reciclaje de agua residual en una vivienda”.

En este trabajo se desarrolló un sistema de aguas grises en el cual se

canaliza el agua proveniente del cuarto de baño (duchas), así como del cuarto de

lavado. Posteriormente mediante una trampa de grasas, las aguas residuales que

provienen de la cocina con restos de materia orgánica son tratadas para mandar

este caudal junto con el caudal del sistema de aguas grises a un deposito

acumulador de aguas tratadas el cual abastecerá los inodoros de la vivienda

mediante una bomba.

El agua utilizada en los inodoros se canaliza a un sistema de aguas negras

que conduce el caudal a una fosa séptica para que posteriormente de ser tratada

pase a un sistema de riego subterráneo implementado en un jardín. Dicha

propuesta es aplicada a una casa de 220 m2 con jardín. (05)

1.2.3 PROPUESTA DE SISTEMA ESIQIE (MEXICO)

En México hasta la fecha se tiene el antecedente de un trabajo similar en la

escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas del Instituto

Politécnico Nacional denominado “Propuesta técnica para reutilizar

domésticamente el agua que se genera en una casa habitación”.

Dicha propuesta consta de dos fases; la filtración y el lavado. Ambas fases

se pueden efectuar de manera simultánea o en distintos tiempos, después de

completadas dichas fases, se aplica un flujo de aire y agua simultaneo a uno de

los filtros para eficientar el proceso de lavado.

Dentro de la tesis se plantean tres propuestas de carácter económico. El

siguiente cuadro sinóptico extraído de la tesis muestra las características de cada

propuesta: (06)

INTRODUCCIÓN

12

Propuesta A

Propuesta B

Propuesta C

• Desmontable y bajo costo

• Gastos de mantenimiento bajo

• Operación manual

• Toma única, cerca del filtro

• Periodo de caducidad del agua muy corto

Dispositivo

• Costos de adquisición y operación aceptable

• Requiere de mantenimiento preventivo y

correctivo

• Si se colocan tanques fijos el espacio a ocupar es

considerable

• Operación semiautomática

• Adición de biocida

• Varias tomas en un mismo domicilio

• Caudal a tratar están en función del espacio

disponible

• Costos de adquision, operación y mantenimiento

elevados

• Brinda grandes comodidades

• Operación automática

• Evita desperdicio de energía eléctrica y materiales

• Adición de biocida

• Arreglo muy estético

• Varias tomas en un domicilio

• Ahorro de agua significativo.

FIG. 2 Cuadro Sinóptico De Propuestas ESIQIE

INTRODUCCIÓN

13

1.3 PROBLEMA

La creciente necesidad de lograr el equilibrio hidrológico que asegure el

abasto suficiente de agua a la población, se logrará armonizando la disponibilidad

natural con las extracciones del recurso mediante el uso eficiente del agua.

En el país se tiene capacidad para tratar solamente el 30% de las aguas

residuales. Uno de los problemas consiste en que las plantas tienen capacidad

reducida, pero el costo de operación es elevado. La mayoría de los municipios no

tienen suficientes recursos para operarlas adecuadamente (07).

Bajo este panorama México enfrenta actualmente graves problemas de

disponibilidad, desperdicio y contaminación del agua.

El interés de desarrollar un sistema de control para el tratamiento de aguas

residuales domésticas, se debe al desperdicio de la misma así como otros factores

que hacen del vital liquido un recurso cada ves mas limitado, este es un tema que

a tomado un importante auge no solo en México sino en el mundo.

México, un país rico en recursos naturales, obtiene el agua que consume la

población de fuentes tales como ríos, arroyos y acuíferos del subsuelo. Estos

acuíferos se recargan de forma natural en época de lluvias. Sin embargo, la época

de lluvias tiene una duración promedio de cuatro meses lo que propicia una

escasa captación. Aunado a esto, del total de agua captada por lluvias,

aproximadamente el 70% se evapora (08).

La desproporción que existe entre la cantidad de agua que se capta por

escurrimiento y las extensiones territoriales que comprenden aunado a la corta

temporada de lluvias hace que la disponibilidad del agua sea cada vez menor.

De acuerdo con un estudio realizado por grupo ICA (Ingenieros Civiles y

Asociados), en la ciudad de México se extraen del subsuelo 45 metros cúbicos de

agua por segundo y sólo se reponen 25 por lluvias en zonas como Xochimilco,

Ecatepec, Nezahualcóyotl y Chalco.

INTRODUCCIÓN

14

En la ciudad de México cae aproximadamente 13 milímetros de

precipitación, de acuerdo con las estaciones pluviométricas. Un milímetro de

precipitación equivale a un litro de agua por metro cuadrado (09).

En Ecatepec, pese a que este municipio tiene un déficit de 1.8 metros

cúbicos de agua potable por segundo, dos pozos construidos con financiamiento

de Banobras están sin funcionar desde hace más de dos años, pues carecen de

red de distribución además de que existe una disminución de agua proveniente del

sistema Cutzamala.

Pero no sólo ha disminuido drásticamente el abasto de agua proveniente

del Cutzamala, sino también del Sistema Los Reyes, del cual la CAEM redujo la

dotación en un 40 por ciento de manera injustificada desde el mes de julio pasado.

Supuestamente se llevan a cabo trabajos de mantenimiento en el Sistema

Cutzamala, lo cual es inverosímil, ya que esas obras de mantenimiento se deben

realizar dos veces por año (cada seis meses); más no a cada rato, precisó

SAPASE. (02)

Por si el problema fuera poco, existen problemas en los ocho pozos del

Sistema de Agua Potable Alcantarillado y Saneamiento de Ecatepec, pues por

constantes apagones se quedan sin luz para mantenerlos funcionando.(03)

Si se llegara a aprovechar ésta agua, en época de lluvias en caso de falta

de energía, se solventaría la necesidad de agua dado que estas cantidades de

agua pluvial son extremadamente grandes, solo necesitaría ser tratada.

1.4 ALCANCE

En este proyecto se desea hacer una propuesta de control y los

tratamientos de aguas que permitan reutilizar las aguas residuales domésticas

para disminuir este déficit de agua y así tener una abasto de esta suficiente para

las actividades y tareas comunes de las personas en un hogar.

En la propuesta del sistema de control y los tratamiento de aguas residuales

domésticas se busca tener todo un sistema instrumentado y automatizado que nos

INTRODUCCIÓN

15

proporcione el agua para abastecer a una familia promedio, pero por obvias

razones solo se documentará el proyecto, la implementación quedará pendiente y

será parte de otro proyecto.

1.5 JUSTIFICACION

En la actualidad el ahorro de agua es un tema que día a día toma más

fuerza y es de vital importancia enfocar el mismo hacia una dirección correcta que

nos permita dar respuestas a esta problemática de la comunidad mexicana.

Aunado a la inmediata necesidad que representa resolver este problema,

viene la exigencia de una mejora eficaz, eficiente, segura y de calidad del agua.

Como consecuencia surge el interés de mejorar un sistema de tratamiento

domestico de ahorro de agua a través del cual se logre optimizar la utilización y

reutilización de la misma. En base a la recolección, filtrado, tratamientos y control

del agua utilizada se pude predisponer de agua reciclada apta para inodoros,

riego, limpieza de banquetas, puertas y ventanas.

En este proyecto de tesis nosotros nos vemos impulsados ante la realidad

mediática en que el país subsiste con el vital líquido, México es un país con

grandes extensiones de agua, pero es muy común desperdiciarla, contaminarla, y

no darle realmente un valor o aprecio.

Con el desarrollo de la propuesta de un sistema de reciclado de agua se

podría garantizar un ahorro tanto monetario y como del vital recurso.

Si es cierto que es un sistema en desarrollo este ofrece una nueva

alternativa en cuanto a reciclado de agua y su aprovechamiento, alternativa que

en un futuro se convertirá en una necesidad y no en una opción ante el

crecimiento acelerado del desabasto del líquido.


16

CAPITULO 1:

INTRODUCCIÓN

CAPITULO 2:


CAPITULO 3:


CAPITULO 4:


CAPITULO 5:



17

2 MARCO TEORICO.

Es importante definir conceptos fundamentales que se utilizaran en el

desarrollo de la propuesta del sistema de control para el tratamiento de aguas

residuales domésticas.

El agua la encontramos en nuestro entorno; como líquidos, en lluvias, ríos,

océanos, etc., como sólidos en témpanos y nieves o como gas en las nubes. (10)

Gran parte del agua de nuestro planeta, esta almacenada en los océanos

(97.39%) y en glaciares y banquisas (2.01%). El resto esta contenido en su

mayoría en formaciones geológicas (0.54%), 0.06% escurre como agua superficial

de la cual mas de la mitad es salada y por lo tanto no potable. El agua dulce

disponible constituye menos del 0.02% de la hidrosfera. De esta agua

superficiales 95% esta almacenada en lagos, dejando un 0.001% para ríos y

arroyos. (11)

2.1 AGUA RESIDUAL

Las aguas residuales contienen los productos de las actividades humanas,

tanto líquidos como sólidos. Contienen materias orgánicas y fecales, productos de

limpieza, aceites, sales y partículas de diferente tipo, así como múltiples

elementos que resultan de las actividades industriales (p.ej. metales pesados,

diferentes productos químicos de tipo orgánico, etc).

El agua como tal no es un compuesto químico de formula H2O sin embargo

por su gran capacidad de disolver el agua que se encuentra en la naturaleza

contiene diferentes cantidades de diversas sustancias en solución y hasta en

suspensión, lo que corresponde a una mezcla.

1. Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos

oxácidos.

2. Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para

formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los

óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.


18

3. Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a

temperatura elevada.

4. El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos.

5. El agua forma combinaciones complejas con algunas sales,

denominándose hidratos.

En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de

aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le sucede al sulfato cúprico, que

cuando está hidratado es de color azul, pero por pérdida de agua se transforma en

sulfato cúprico anhidro de color blanco. (12)

En el caso de las propiedades químicas del agua residual estas se dividen

en dos grandes grupos:

1. Sólidos en suspensión

2. Compuestos en disolución.

La materia orgánica tanto en suspensión como en disolución presenta una

composición casi homogénea en las que predominan proteínas, hidratos de

carbono y algunas grasas o aceites sin olvidar fenoles y plaguicidas.

Si la distribución de esta materia orgánica es importante respecto a

características organolépticas del agua y algunas propiedades físicas tales

como densidad y turbidez y químicas como el pH, generalmente no hay

correlación entre la concentración y el efecto.

Podemos entender entonces que a bajas concentraciones de un

componente orgánico, pueden manifestarse toxicidades si se aplican sistemas

naturales de tratamiento. (13)

Las propiedades físicas del agua que normalmente se determinan en el

agua son su color, residuos sólidos, olor, temperatura, conductividad eléctrica y

turbidez. La mayoría de estos términos se explican por si mismos y no se

discutirán a detalle. Todas estas características influyen en la química del agua o

la caracterizan. Por ejemplo, los sólidos surgen de las sustancias químicas


19

suspendidas o disueltas en el agua y se clasifican físicamente como totales,

filtrantes, no filtrantes y volátiles. La conductividad eléctrica es una medida del

grado en el que el agua conduce la corriente alterna y refleja por consiguiente la

concentración total del material iónico disuelto. Por necesidad algunas muestras

propiedades físicas deben medirse en el agua sin tomar muestras. (14)

Propiedades misceláneas del agua

• Viscosidad relativamente baja, fluye con facilidad

• Incopresible, relaciones presión - densidad no son importantes

• Disuelve muchas y variadas sustancias. (10)

Las relaciones bioquímicas requieren de agua para su ocurrencia (no

requieren de aire), el agua es rica en vida, el aire es pobre en organismos

vivientes.

2.2 MUESTREO DE AGUA

La descripción detallada de los procedimientos de muestreo del agua esta

es muy amplio y esta fuera del alcance de este texto, sin embrago se enfatiza que

la adquisición de datos significativos demanda el uso de procedimientos correctos

de muestreo, transporte y almacenamiento (conocido en mexico como “cadena

de custodia”). Estos muestreos pueden ser bastantes diferentes para los

diferentes tipos de agua. En general deben tomarse muestras separadas, una

para los análisis químicos y otras para los análisis biológicos debido a que se las

técnicas de muestreo de ambas técnicas difieren significativamente. Mientras mas

corto sea el intervalo entre el muestreo y el análisis de este, mejor será el

resultado. Algunas muestras se analizan minutos después de haber sido tomada

en campo, otras como las muestras de temperatura se realizan en el mismo

cuerpo del agua, mismo caso para el pH y gases disueltos (sulfuro de hidrogeno

y cloro pueden ser volátiles, oxigeno y dióxido de carbono pueden volatilizarse o

ser absorbidos por la atmósfera). Existen dos tipos de muestreo:


20

1.- Muestras puntuales: son aquellas que se toman en un solo instante y

en un solo lugar por lo que son muy especificas respecto al tiempo y la

localización.

2.-Muestras compuestas: son aquellas tomadas durante un lapso de

tiempo y pueden abarcar diferentes lugares. Los resultados de un numero

determinado de muestras puntuales pueden dar el mismo resultado que una

muestra compuesta sin embargo la ventaja que tiene esta ultima es que

proporciona un cuadro global a partir de un solo análisis. Por otra parte pueden

pasar por alto concentraciones extremas y variaciones importantes que ocurren en

tiempo y espacio. (14)

2.3 TRATAMIENTOS DE AGUA

Se dispone de distintos métodos de tratamiento del agua que emplean

tecnología simple, de bajo coste. Estos métodos incluyen tamizado; aeración;

almacenamiento y sedimentación; desinfección mediante ebullición, productos

químicos, radiación solar y filtración; coagulación y floculación; y desalinización.

a) Aeración: La aeración puede lograrse agitando vigorosamente un

recipiente con agua hasta la mitad o permitiendo al agua gotear a través de una o

más bandejas perforadas que contienen pequeñas piedras. La aeración aumenta

el contenido de aire del agua, elimina las sustancias volátiles como el sulfuro de

hidrógeno, que afectan al olor, el sabor, oxida el hierro y el manganeso a fin de

que formen precipitados que puedan eliminarse por sedimentación o filtración.

b) Coagulación y floculación: Se agrega una sustancia al agua para

cambiar el comportamiento de las partículas en suspensión. Hace que estas, que

anteriormente tendían a repelerse unas de otras, sean atraídas hacia el material

agregado. La coagulación ocurre durante una mezcla rápida o un proceso de

agitación al que inmediatamente sigue a la adición del coagulante. El proceso de

floculación consiste en una agitación suave y lenta. Durante la floculación, las

partículas entran más en contacto recíproco, se unen unas a otras para formar

partículas mayores que pueden separarse por sedimentación o filtración.


21

c) Desalinización: Las sales químicas excesivas en el agua le dan mal

sabor. La desalinización mediante destilación produce agua sin sales químicas y

pueden utilizarse varios métodos al nivel de familia. La desalinización también es

eficaz para eliminar otros productos químicos tales como el fluoruro, el arsénico y

el hierro.

d) Desinfección: La desinfección es una forma de asegurar que el agua

está libre de patógenos. La eficacia de esta siendo química, solar y la ebullición,

es reducida por la presencia de materia orgánica y sólidos en suspensión.

La cloración es el método más utilizado para desinfectar el agua. La fuente

de cloro puede ser el hipoclorito de sodio, la cal clorinada o el hipoclorito

hiperconcentrado. Es altamente tóxico para una gran cantidad de

microorganismos, muy soluble en agua, tiene aptitud desodorizante y es un buen

detergente además de la economía de este como su disponibilidad de grandes

cantidades de este elemento. (15)

TABLA 1. Usos del cloro.

Aplicación *

Intervalo de Dosis (mg/l)

Observaciones

Recogida de Residuos • Control de

Crecimiento de Películas Biológicas

• Control de Olores

1-10 2-9

Control de hongos y bacterias de dichas películas. En estaciones de bombeo y alcantarillas.

Tratamiento • Eliminación de

Grasas • Reducción de

DBO

1-10 0.5-2

Añadido antes de la preaireación. Oxidación de materia orgánica.

Evacuación • Reducción

Bacteriana • Desinfección

2-20 Ver tabla 2

De caudales alivianados y aguas pluviales. Dependiendo del tipo de agua residual.


22

TABLA 2. Intervalo de dosis (mg/L).

Efluente de: *

• Aguas residuales sin tratar

• Sedimentación Primaria

• Planta de Fangos Activados

• Filtros

6-25

5-20

2-8

1-5

*Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile. (16)

La desinfección solar utiliza la radiación solar para inactivar y destruir a los

patógenos que se hallan presentes en el agua. El tratamiento consiste en llenar

recipientes transparentes de agua y exponerlos a plena luz solar por unas cinco

horas (dos días consecutivos bajo un cielo que está 100 por ciento nublado). La

desinfección ocurre por una combinación de radiación y tratamiento térmico. La

desinfección solar requiere agua relativamente clara (turbidez inferior a 30 NTU).

La ebullición del agua en un minuto a 100ºC destruirá la mayoría de los

patógenos, incluidos los del cólera, muchos mueren a 70ºC. Las desventajas

principales de hervir el agua son las de utilizar combustible y es una labor que

consume mucho tiempo.

e) Filtración: La filtración incluye el tamizado mecánico, la absorción y la

adsorción y, en particular, en filtros de arena lentos, los procesos bioquímicos.

Según el tamaño, el tipo y la profundidad del filtro, y la tasa de flujo y las

características físicas del agua sin tratar, los filtros pueden extraer los sólidos en

suspensión, los patógenos y ciertos productos químicos, sabores y olores. El

tamizado y la sedimentación son métodos de tratamiento que preceden útilmente

a la filtración para reducir la cantidad de sólidos en suspensión que entran en la

fase de filtración. Esto aumenta el período en el cual el filtro puede operar antes

de que necesite limpieza y sustitución. (15)


23

Los filtros o elementos filtrantes son fundamentales en los procesos de

filtración. Estos pueden definirse como la separación de uno o más elementos

sólidos de un elemento líquido, mediante el paso de la mezcla a través de un

elemento poroso filtrante. Pueden ser catalogados en función de múltiples

características, siendo las principales:

Material de fabricación: Son fabricados de multitud de materiales, en

función del destino de su uso. Hay filtros de celulosa, textiles, fibras metálicas,

polipropileno, poliéster, arenas y minerales, etc.

Propiedades de filtrado: Una catalogación muy importante de los Filtros o

elementos filtrantes es el tamaño máximo de las partículas que permiten pasar,

definido por el tamaño del poro. La clasificación en función del tamaño de las

partículas a filtrar, se catalogaría en este orden: Filtración gruesa, Filtración fina,

Microfiltración, Ultrafiltración y Nanofiltración.

Caudal de Filtrado. Cada filtro posee, en función de su porosidad y

superficie, un caudal máximo de filtrado, por encima del cual el elemento filtrante

(filtro) estaría impidiendo el paso de forma significativa del fluido a filtrar.

Elemento a filtrar: En el mercado existen filtros para Agua, filtros de Aceite,

de Aire, gasolinas y combustibles, de gases, etc.

Forma: Pueden ser planos, redondos, de manga, cartucho, de bolsa, etc. (17)

f) Almacenamiento y sedimentación: Al almacenar el agua en

condiciones no contaminantes por un día se puede conseguir la eliminación de

más del 50% de las bacterias. Los períodos más largos de almacenamiento

conducirán a reducciones mayores. Durante el almacenamiento, los sólidos en

suspensión y algunos patógenos se depositarán en el fondo del recipiente. El agua

sacada de la parte superior del recipiente será relativamente clara y tendrá menos

patógenos.

g) Tamizado: Es una técnica que se utiliza para separar dos sólidos de

distintos tamaños. (15)


24

2.4 TIPOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS URBANAS

El término tratamiento de aguas es el conjunto de operaciones unitarias de

tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o reducción de la

contaminación o características no deseables de las aguas, naturales, de

abastecimiento, de proceso o residuales urbanas e industriales. Las aguas

residuales pueden provenir de actividades industriales, agrícolas y del uso

doméstico. Los tratamientos de aguas industriales son muy variados, según el tipo

de contaminación, y pueden incluir precipitación, neutralización, oxidación

química y biológica, reducción, filtración, ósmosis, etc. (18)

Los contaminantes de las aguas residuales son usualmente una mezcla

compleja de compuestos orgánicos e inorgánicos. Normalmente no es ni practico

ni posible obtener un análisis completo de la mayoría de las aguas servidas. Por

esto que las aguas residuales dependiendo de la cantidad de estos componentes

se clasifican en fuerte, media y débil. Debido a que la concentración como la

composición varían con el transcurso de tiempo, con los datos siguientes solo se

pretende dar una orientación para la clasificación de las aguas servidas. (16)

TABLA 3. Concentración (mg/L).

Constituyente *

Fuerte

Media

Débil

Sólidos, en total Disueltos, en total

Suspendidos, en total

1200 850 350

700 500 250

350 250 100

DBO 300 200 100

Nitrógeno Amoniaco Libre

Fósforo Alcalinidad

Grasa

85 50 20

200 150

40 25 10

100 100

20 12 6

50 50



25

En la siguiente tabla se verán algunos componentes químicos típicos que

pueden hallarse en las aguas residuales y sus efectos.

TABLA 4. Componentes químicos.

Componente

Efecto

Concentración Critica (mg/l)

Amoniaco - Aumenta la demanda de cloro. - Tóxico para los peces. - Puede convertirse en Nitratos.

Cualquier cant. 2.5 Cualquier cant.

Cloruro -Imparte un sabor salado. -Interfiere en los procesos Industriales.

250 75-200

Mercurio -Tóxico para los seres humanos. -Tóxico para la vida acuática.

0.005 0.005

Sulfato - Acción catártica. 1-3

Fosfato -Estimula el crecimiento acuático de las algas. -Interfiere en la coagulación.

0.015 0.2-0.4

Nitrato -Estimula el crecimiento acuático de las plantas. -Puede causar Metahemoglobina (niños azul).

0.3 10

Calcio y Magnesio - Aumenta la dureza. Mayor a 100


La calidad del agua se rige bajo normas que la regulan tanto para

abastecimiento del vital liquido, uso y consumo humano para prevenir y evitar la

transmisión de enfermedades, para lo cual se establecen límites permisibles en

cuanto a sus características microbiológicas, físicas, organolépticas, químicas y

radiactivas. La NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-127-SSA1-1994, es la

encargada de estos aspectos. (Ver anexo A).


26

Pretratamiento: Busca acondicionar el agua residual para facilitar los

tratamientos propiamente dichos, y preservar la instalación de erosiones y

taponamientos.

A las aguas urbanas se les quita materia flotante, arena y restos de aceite y

normalmente el pretratamiento es físico. Incluye equipos tales como rejas,

tamices, desarenadores y desengrasadores.

Tratamiento Primario: físico-químico: busca reducir la materia suspendida

por medio de la precipitación o sedimentación, con o sin reactivos, o por medio de

diversos tipos de oxidación química poco utilizada en la práctica, salvo

aplicaciones especiales, por su alto coste. (18)

Se define en el articulo 2 de la directiva 91/271/CEE como el tratamiento de

aguas residuales urbanas mediante un proceso físico y/o químico que incluya la

sedimentación de SS (sólidos en suspensión) u otros procesos en los que la DBO

de las aguas residuales que entren se reduzcan por lo menos un 20% antes del

vertido y el total de SS de las aguas residuales de entrada se reduzca por lo

menos en un 50%. Al tratamiento primario también se le denomina clarificación,

decantación o sedimentación.

En decantadores bien gestionados pueden obtener resultados de

separación de entre 50% y 70% de los sólidos en suspensión y de entre 25% y

40% por siento en DBO. (19) Dentro de SS pueden distinguirse:

Los sólidos sedimentables: son los que sedimentan al dejar el agua residual

en condiciones de reposo durante una hora, este tiempo también depende del

tamaño del sedimentador.

Los sólidos flotantes: definibles por contraposición a los sedimentables.

Los sólidos coloidales (tamaño entre 10-3-10 micras).

El grado de reducción de éstos índices de contaminación depende del

proceso utilizado y de las características del agua residual. Aunque existen

múltiples procesos que se pueden considerar incluidos dentro del tratamiento


27

primario (filtración, tamizado, ciertos lagunajes, fosas sépticas), los principales

procesos se pueden clasificar según:

Procesos de separación sólido-líquido:

• Sedimentación, también llamada decantación primaria

• Flotación

• Proceso mixto (decantación-flotación)

Procesos complementarios de mejora:

• Floculación

• Coagulación (proceso físico-químico) (20)

Tratamiento secundario: Se emplea de forma masiva para eliminar la

contaminación orgánica disuelta, la cual es costosa de eliminar por tratamientos

físico-químicos.

Consisten en la oxidación aerobia de la materia orgánica en sus diversas

variantes de fangos activados, lechos de partículas, lagunas de oxidación y otros

sistemas o su eliminación anaerobia en digestores cerrados. Ambos sistemas

producen fangos en mayor o menor medida que, a su vez, deben ser tratados para

su reducción, acondicionamiento y destino final. (18)

Se define en el articulo 2 de la directiva 91/271/CEE como el tratamiento de

aguas residuales urbanas mediante un proceso que incluya un tratamiento

biológico mediante sedimentación secundaria y otro tratamiento donde se

respeten los requisitos del cuadro I del anexo I. (19)

Tratamiento terciario (avanzado): tratamiento físico y/o químico y/o

biológico. Utiliza técnicas de los tratamientos anteriores destinadas a pulir el

vertido final, mejorando alguna de sus características.

Si se emplea intensivamente pueden lograr hacer el agua apta para el

abastecimiento de necesidades agrícolas, industriales y potabilización (reciclaje de

efluentes). (18) Como tal se pude añadir una fase de filtración de arena


28

reduciéndose a relación 10/10, mediante un tratamiento biológico o químico y/o

biológico se llega a la eliminación de nutrientes (sustancias ricas en nitrógeno y

fósforo). (19)

TABLA 5. Tratamiento terciario.

Tratamiento

Dispositivo o reactor

Métodos Procesos Objetivos Contaminantes eliminados o

tratados

Terciario

Filtros de arena

Tanques de aireación

Tanques de

cloración

Decantadores

Físicos Químicos

Cloración Ozonización Carbón Activado Osmosis inversa electrodiálisis destilación

Nitrógeno Fósforo MES, MO biodegradables DBO, DQO Metales pesados Detergentes contaminantes orgánicos Patógenos

MES , DBO y DQO metales pesados detergentes patógenos nitrógeno fósforo

* Tratamiento terciario (19)

2.5 SISTEMAS DE CONTROL

A medida que el hombre aprende a construir máquinas que no dependen de

la fuerza animal o humana, descubre que debe encontrar alguna forma de

manejarlas y controlarlas. Los sistemas de control se han desarrollado para

manejar máquinas o procesos, de modo que se reduzcan las probabilidades de

fallos y se obtengan los resultados buscados. Los sistemas de control se clasifican

en sistemas de lazo abierto y a lazo cerrado, la distinción la determina la acción de

control, que es la que activa al sistema para producir la salida.

Los sistemas de control de lazo abierto son aquellos en que la acción del

controlador no se relaciona con el resultado final. Ésto significa que no hay

retroalimentación hacia el controlador para que éste pueda ajustar la acción de

control. Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes:


29

1.- La habilidad que éstos tienen para ejecutar una acción con exactitud

está determinada por su calibración. Calibrar significa establecer o restablecer una

relación entre la entrada y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud

deseada.

2.- No presentan inestabilidad, que presentan los de lazo cerrado.

Los sistemas de lazo cerrado por el contrario usan la retroalimentación

desde un resultado final para ajustar la acción de control en consecuencia.

También son llamados comúnmente sistemas de control por realimentación. El

lazo de control realimentado simple nos ilustrar los cuatro elementos principales

de cualquier lazo de control (FIG. 3).

Elemento primario: proporciona un medio de detección / medida de las

condiciones requeridas. Envía una señal que nos indica el estado actual del

sistema. Equivale a la "vista" o el "oído" (u otros sentidos) de este.

Controlador: es el sitio donde se toman todas las decisiones sobre las

acciones a tomar. Se lo puede considerar el "cerebro" del sistema. Debe tomar

decisiones basadas en ciertas pautas o valores requeridos.

Valores establecidos: son introducidos en el sistema por el hombre.

Elemento final de control: Es el lugar donde se realiza la corrección del

proceso, se puede equiparar a las "manos" o los "pies" del sistema. Se deben

ejecutar ciertas acciones físicas para llevar el proceso de a los valores

establecidos. (21)

FIG. 3 Elementos De Un Lazo Cerrado.


30

2.6 TIPOS DE CONTROL

Control automático: El Control Automático es el mecanismo básico

mediante el cual los sistemas mecánicos, eléctricos, químicos, o biológicos,

mantienen su equilibrio.

El Control Automático es una disciplina de la ingeniería, como tal, su

progreso está atado estrechamente a los problemas prácticos que necesitan ser

resueltos.

La Ingeniería Química introduce el concepto de Operación Unitaria (Unit

Operation) que permite estudiar las más variadas industrias de proceso a partir de

un reducido número de unidades. Pero para que esas unidades (filtros,

intercambiadores de calor, columnas de destilación, etc.) funcionen

adecuadamente, se requiere que ciertas variables se mantengan en valores

constantes (o varíen según algún patrón). Conducir estas unidades en forma

manual, sobre todo cuando están interconectadas, puede resultar complicado y

hasta imposible. Así surge que en estos equipos se requiere Control Automático.

Casualmente el Control Automático aplicado a las unidades de la Ingeniería

Química se denomina Control de Procesos. Esta disciplina, se basa en los

conocimientos generales de la Teoría de Control Automático, cuyo corazón es la

realimentación o feedback.

Control de procesos: Tiene como objetivo mantener una variable

controlada en presencia de perturbaciones, operación que se denomina

Regulación. Esta operación y el control de las unidades la Ingeniería Química es el

problema esencial de su funcionamiento. La solución de ese problema sólo es

concebible si se dispone de información correcta en los instantes oportunos. Esa

información debe captarse mediante sensores, realimentarse hacia las unidades o

centros de control (controladores) y procesarse allí a los efectos de la emisión de

órdenes o señales a través de dispositivos llamados actuadores, cuya función es

corregir sobre la marcha los procesos sometidos a control. (22)


31

Controlador PID (Proporcional Integral Derivativo): es un sistema de

control que, mediante un actuador, es capaz de mantener una variable o proceso

en un punto deseado dentro del rango de medición del sensor que la mide. Las

tres componentes de un controlador PID son:

P constante de proporcionalidad: se puede ajustar como el valor de la

ganancia del controlador o el porcentaje de banda proporcional.

I constante de integración: indica la velocidad con la que se repite la acción

proporcional.

D constante de derivación: hace presente la respuesta de la acción

proporcional duplicándola, sin esperar a que el error se duplique. El valor indicado

por la constante de derivación es el lapso de tiempo durante el cual se manifestará

la acción proporcional correspondiente a 2 veces el error y después desaparecerá.

Tanto la acción Integral como la acción Derivativa, afectan a la ganancia

dinámica del proceso. La acción integral sirve para reducir el error estacionario,

que existiría siempre si la constante Ki fuera nula.

Control proporcional: La parte proporcional consiste en el producto entre

la señal de error y la constante, para que hagan que el error permanente sea casi

nulo pero, en la mayoría de los casos, estos valores solo serán óptimos en una

determinada porción del rango total de control, siendo distintos los valores óptimos

para cada porción del rango. Sin embargo, existe también un valor límite en la

constante proporcional a partir del cual, en algunos casos, el sistema alcanza

valores superiores a los deseados.

Proporcional integral: El modo de control Integral tiene como propósito

disminuir y eliminar el error en estado estacionario, provocado por el modo

proporcional. El error es integrado, lo cual tiene la función de promediarlo o

sumarlo por un periodo de tiempo determinado; Luego es multiplicado por una

constante I. Posteriormente, la respuesta integral es adicionada al modo

Proporcional para formar el control P + I con el propósito de obtener una respuesta

estable del sistema sin error estacionario.


32

Proporcional derivativo: La acción derivativa se manifiesta cuando hay un

cambio en el valor absoluto del error; El error es la desviación existente entre el

punto de medida y el valor consigna, o "Set Point". La función de la acción

derivativa es mantener el error al mínimo corrigiéndolo proporcionalmente con la

velocidad misma que se produce; de esta manera evita que el error se incremente.

Se deriva con respecto al tiempo y se multiplica por una constante D y luego se

suma a las señales anteriores (P+I). Gobernar la respuesta de control a los

cambios en el sistema ya que una mayor derivativa corresponde a un cambio más

rápido y el controlador puede responder acordemente. (23)

Controladores Lógicos Programables (PLC): (Programmable Logic

Controller) Es un dispositivo usado para controlar. Este control se realiza sobre la

base de una lógica, definida a través de un programa, no sólo controlan la lógica

de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también

pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar

estrategias de control, tales como controladores proporcional integral derivativo

(PID). Además pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en

redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de

control distribuido.

Existen varios lenguajes de programación, los más utilizados son el

diagrama de escalera (Lenguaje Ladder), preferido por los electricistas, lista de

instrucciones y programación por estados, aunque se han incorporado lenguajes

más intuitivos que permiten implementar algoritmos complejos mediante simples

diagramas de flujo más fáciles de interpretar y mantener. Un lenguaje más

reciente, preferido por los informáticos y electrónicos, es el FBD (Function Block

Diagram) que emplea compuertas lógicas y bloques con distintas funciones

conectados entre si. En la programación se pueden incluir diferentes tipos de

operandos, como lógica booleana, contadores, temporizadores, contactos,

bobinas y operadores matemáticos, manejo de tablas (recetas), apuntadores,

algoritmos PID y funciones de comunicación multiprotocolos que le permitirían

interconectarse con otros dispositivos. (24)


33

La estructura del PLC es simple y consta de tarjetas de entradas y salidas

(I/O), fuente de alimentación, CPU, memorias, programas e interfaz. Ver figura 4.

FIG. 4 Estructura De Un PLC.

Para su funcionamiento, el usuario ingresa el programa a través del

dispositivo adecuado (un cargador de programa o PC) y éste es almacenado en la

memoria de la CPU.

La CPU, que es el "cerebro" del PLC, procesa la información que recibe del

exterior a través de la interfaz de entrada y de acuerdo con el programa, activa

una salida a través de la correspondiente interfaz de salida.

Evidentemente, las interfaces de entrada y salida se encargan de adaptar

las señales internas a niveles del la CPU. Al comenzar el ciclo, la CPU lee el

estado de las entradas. A continuación ejecuta la aplicación empleando el último

estado leído. Una vez completado el programa, la CPU ejecuta tareas internas de

diagnóstico y comunicación. Al final del ciclo se actualizan las salidas. El tiempo


34

de ciclo depende del tamaño del programa, del número de E/S y de la cantidad de

comunicación requerida. FIG. 5

FIG. 5 Ciclo Del PLC.

Las ventajas en el uso del PLC comparado con sistemas basados en relé o

sistemas electromecánicos son:

Flexibilidad: Posibilidad de reemplazar la lógica cableada de un tablero o de

un circuito impreso de un sistema electrónico, mediante un programa que corre en

un PLC.

Tiempo: Ahorro de tiempo de trabajo en las conexiones a realizar, en la

puesta en marcha y en el ajuste del sistema.

Cambios: Facilidad para realizar cambios durante la operación del sistema.

Confiabilidad, espacio, modularidad y estandarización (25)

FIG. 6 PLC`s.


35

CAPITULO 1:

INTRODUCCIÓN

CAPITULO 2:


CAPITULO 3:


CAPITULO 4:


CAPITULO 5:



36

3 FILOSOFÍA DE OPERACIÓN

En este capitulo se definen las condiciones de operación en las cuales la

propuesta del sistema de control va a operar de forma correcta, se toma como

referencia una propuesta que se realizó así como condiciones ambientales que

influyen en el sistema.

3.1 ANALISIS DE SISTEMAS DESARROLLADOS

El análisis de los sistemas que se han desarrollado y de los cuales pudimos

recabar información, se baso en analizar cada sistema a fin de encontrar

características que nos permitieran tener un enfoque mas amplio para el desarrollo

de nuestra propuesta del sistema de control para el tratamiento de aguas

residuales domesticas. Al final del análisis se hizo una tabla comparativa

denotando ventajas y desventajas de cada sistema, obteniendo como resultado la

selección del sistema que se adecue a las necesidades planteadas. Ver tabla 6.

TABLA 6. Ventajas y desventajas de los sistemas.

Sistema Ventajas Desventajas

Pontos

AquaCycle

• Implementado.

• Modular.

• Automático.

• Poco mantenimiento.

• Aplicado en una comunidad de España.

• Bombeo de agua cada tres horas.

Propuesta

Guatemala

• Trataría aguas residuales de toda la casa.

• Especificaciones técnicas.

• Se aplicaría solo a una casa de 220 m2 con jardín o casas similares a esta.

• Operación manual.

Propuesta A

ESIQIE

• Desmontable.

• Bajo costo de materiales.

• Gasto de mantenimiento bajo.

• Operación manual.

• Trataría poca agua.

• Una sola toma de agua tratada.

• Caducidad del agua corta.

Propuesta

• Operación semiautomática.

• Varias tomas de agua tratada.

• Tanques fijos ocuparían espacios considerables.


37

B

ESIQIE

• Costos de materiales aceptables.

• Ahorro significativo de agua.

• Ahorro de energía.

• Mantenimiento correctivo y preventivo.

• Tratamiento de aguas en función del espacio.

Propuesta C

ESIQIE

• Operación automática.

• Varias tomas de agua tratada.

• Ahorro significativo de agua.

• Brindaría comodidad.

• Ahorro de energía.

• Costo elevado de materiales, mantenimiento y operación.

• Tanques fijos ocuparían espacios considerables.

Al comparar las ventajas y desventajas que presenta cada sistema hemos

concluido que la propuesta B de ESIQIE será tomada como referencia para

desarrollar el sistema de control para el tratamiento de aguas residuales

domesticas, las etapas en todos los sistemas son similares sin embargo en las

propuestas de ESIQIE se especifican con mayor precisión estas.

El sistema Pontos AquaCycle es un sistema ya implementado sin embargo

no se cuentan con datos precisos del sistema en si, sino solo con la información

difundida por los laboratorios Hansgrohe.

La propuesta “Uso, rehúso y reciclaje de agua residual en una vivienda” se

aplicaría en una casa o en su caso solo en aquellas casas de características

similares (220 m2 con jardin) además de que se tratarían todas las aguas

residuales domesticas por lo que sobrepasaría nuestros objetivos.

La propuesta C en cuanto a comparación seria la ideal pero al examinar los

diagramas del sistema hemos notado que se le da un mejor arreglo aunque este

es solo por estética teniendo prácticamente la misma función que la propuesta B.

3.2 PROPUESTA DE SISTEMA ESIQIE (MEXICO)

En México en la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias

Extractivas del Instituto Politécnico Nacional se desarrolló una tesis denominada

“Propuesta de reciclado de agua domestico”. (06)


38

Dicha propuesta consta de dos etapas principales la filtración y el lavado.

Ambas se pueden efectuar de manera simultánea o en distintos tiempos, después

de ser completadas, se adiciona un flujo de aire y agua simultaneo a uno de los

filtros para eficientar el proceso de lavado.

En el trabajo se propuso un filtro multicapa ya diseñado que aumenta el

tiempo de los ciclos de filtración y reduce la cantidad de procesos de lavado

mejorando por consiguiente la calidad del efluente. Todos los filtros cuentan con

una placa desviadora de flujo que evita la disturbación del lecho filtrante.

Cada filtro tiene su drenaje de desechos, esto evita su contaminación y

aumenta la eficiencia de recolección de agua, cuenta con una canaleta de

recogida de agua de lavado, la cual se coloca por arriba de la superficie del lecho

filtrante y ligeramente abajo del derrame interno del filtro.

Cuando se instale el filtro por primera vez, se deben efectuar varios lavados

de prueba antes de que comience la operación de filtración. Esto con el fin de

eliminar sólidos que se generan cuando se realiza el conformado del material

filtrante, así como lograr le estractificacion del mismo. Además cuenta con una

boquilla mediante la cual, se podrá suministrar aire simultáneamente con el agua

de lavado. A continuación se describen las etapas que conforman la propuesta B,

del trabajo realizado, de la cual hacemos referencia. Ver FIG. 7.


39

FIG. 7 Filtro multicapa.

1) Captación del agua: se propone obtener esta agua de dos fuentes principales,

una aguan pluvial en tiempos de lluvia y la segunda agua que se utilizo en

duchas y lavabos, se lleva de manera automática, el agua pluvial se captara

por medio de una contenedor auxiliado por canaletas, por medio de la

gravedad caerá a un tanque de almacenamiento y la segunda por medio de

tubería que se encuentra oculta a través de toda su trayectoria (solo por

estética) y que acabara en el mismo tanque que el agua pluvial. Ver FIG.7.


40

2) Tanque de entrada: es de una capacidad considerable por la magnitud del

efluente generado, puede estar instalado en el cuarto de lavado o ir de manera

subterránea, para esta última es necesaria otra bomba (en caso de existir ya

una cisterna).

3) Filtro: si el gasto de agua es elevado se instalarán dos unidades filtrantes con

las mismas características para dividir el flujo de entrada de la misma, además

se agregarán químicos para aumentar la calidad del agua en dado caso de que

así lo requiera el tratamiento de esta.

4) Adición de cloro: se adicionarán algunas gotas de cloro comercial para evitar

la formación de microorganismos.

5) Tanque de almacenamiento: después de haber pasado los tratamientos

primarios pasa a un recipiente fijo colocado en la parte superior de la casa,

esta agua tratada llegara por medio de una bomba.

6) Operación de la Bomba: Su operación es manual, se utilizará una bomba

centrifuga de 0.5 HP (½ caballo de fuerza) e incluso una hasta de 1 ½ caballo

de fuerza dependiendo del caudal y de la altura a la que se va a dirigir el flujo,

con impulsores abiertos.

7) Tubería: El agua tratada es baja en componentes corrosivos, esto permite

utilizar tubería de PVC, cobre o aleaciones teniendo una vida útil prolongada.

Se adicionará biocida periódicamente para evitar la formación de

microorganismos tanto en el fondo de los recipientes como en la tubería, en dosis

de 20mL del mismo por cada 200 L de agua filtrada cada quince días. Para

mejorar la calidad del agua si llegará a tener muy mala calidad se recomienda que

se repita cuantas veces sea necesario la acción de filtrado ya que el sistema

cuenta recirculación del efluente.


41

OBSERVACIONES:

Dispositivo de filtración

(propuesta B).

Diagrama de la propuesta B de ESIQIE seleccionado para ser mejorado

A-00


42

3.3 DEFINICIÓN DE VARIABLES DE OPERACIÓN

Dado que el agua es un compuesto con mucha adaptación, dado que

puede estar en tres estados de la materia se busca mantenerla en condiciones

ideales para que pueda ser utilizada de manera constante y no se tengan

problemas de contaminación, o de material físico tales como desgate en tuberías,

tanques de almacenamientos o en muebles de baño, cocina y de patio, además

estos factores deterioran la calidad del agua haciéndola no apta para consumo

humano ni para riego u otros usos ya que dañarían tanto plantas como inmuebles,

esto en el caso de acidez.

La importancia de las variables de operación se debe a que un cambio en

ellas puede afectar el sistema de manera sustancial, por lo que definir cada

variable presente en este conlleva a precisar dentro de que parámetros estas van

a llevar el proceso a operar de manera correcta.

La variable que nos beneficia como la presión se debe a que el suministro

de agua público alcanza a llenar nuestro tinaco sin el uso de una bomba. Sin

embargo se considera una segunda bomba por si el beneficio de la presión de

suministro público no se da.

A continuación se describen las variables presentes y la importancia de

cada una de ellas en el proceso.

Presión: Se observa que a mayor altura esta disminuye.

En la Ciudad de México la altitud promedio es de 2240 m sobre el nivel del

mar (26), comparada con la altitud de Ecatepec que es de 2251 m sobre el nivel del

mar (27), al variar de manera despreciable una presión con respecto de la otra se

toma la presión de la Ciudad de México como referencia para el sistema, la cual

es aproximadamente de 585 mmHg (28).

Esta presión no crea perturbaciones a considerar en el sistema, sin

embargo la presión ejercida por la bomba será un punto a monitorear a través de

un manómetro local.


43

Temperatura: En los efluentes urbanos ésta no representa gran problema

ya que oscila entre 10ºC y 20ºC; facilita así el desarrollo de una fauna bacteriana y

una flora autóctona, ejerciendo un efecto de amortiguamiento frente a la

temperatura ambiente. Tanto en verano como en invierno así como para cualquier

tratamiento biológico. (13)

Nivel: En la estructura de un sistema de control se debe de garantizar que

los niveles de los líquidos en los tanques o recipientes se mantengan entre los

valores mínimos y máximos, deben ser siempre controlados. En caso contrario el

resultado seria un pobre desempeño del proceso debido a la inconsistencia del

manejo por distintas personas.

Flujo: el agua potable entra a la casa a través de un tubo principal, esta es

suministrada por el municipio o por pozos, una familia de cuatro personas

consume un promedio de 1500 litros de agua al día (29), sin embargo en el área

metropolitana varia de 20 a 600 litros al día por habitante, se estima que en 18

municipios conurbados del estado de mexico incluido Ecatepec, hay zonas en las

que una persona consume 312 litros por al día y otras en las que el consumo es

poco mayor a 20 litros (30). Con estos datos el flujo a través de las tuberías

dependerá de la zona en la cual sea requerido y en ambos casos con tubería de

¾” en óptimas condiciones se mantiene esta variable estable.

3.4 PARÁMETROS DE OPERACIÓN

Para la determinación de algunos parámetros se basaron en la metodología

desarrollada por ICHs e ICHs-p que son dos programas de simulación de la

calidad del agua de los ríos y del agua de uso común respectivamente, a partir de

un índice de contaminación calculado, automáticamente, en base a los resultados

de algunos análisis físico-químico-bacteriológicos de las muestras del líquido.

ICHs e ICHs-p son herramientas informáticas de usos amigables. (31)

Olor del agua: el agua pura debe ser inodora, la aparición de olores en el

agua puede deberse básicamente a dos factores, el primero se refiere a

sustancias y compuestos químicos que tienen olores característicos tales como


44

cloro, amoniaco y la mayoría de compuestos orgánicos y el segundo es debido a

la descomposición de compuestos orgánicos.

Sabor del agua: se presenta debido a compuestos químicos o materia

orgánica disuelta o en suspensión en el agua.

Por lo general, el agua con determinado olor tendrá un sabor característico

sin embargo hay compuestos que dan sabor al agua sin afectar para nada su

carácter inodoro. (32)

Concentración de Iones de Hidrógeno (pH): El agua siempre se ioniza

por la presencia de sustancias ácidas y básicas disueltas en ella, formando iones

de hidrógeno (H+) e iones negativos llamados hidroxilos (OH-). Cuando hay la

misma cantidad de iones de ambos signos, la concentración de los iones de

hidrógeno "H+" es 1x10-7 veces el peso de los iones gramo del hidrógeno,

expresados en gramos por litro. Para evitar tener que manejar decimales, se dice

que el pH en este caso es 7 (es decir, igual al número de ceros que preceden a la

unidad). El valor del pH puede variar conforme con esta explicación entre 1.0

cuando el líquido está saturado de ácido y 1x10-14 cuando lo está de sustancias

alcalinas o básicas. Por lo tanto el pH se expresa por un número comprendido

entre 0 (ácido puro) y 14 (alcalinidad pura). Lo ideal es pH=7 (neutralidad). Sin

embargo este es drásticamente modificado como el resultado del vertido

indiscriminado de sustancias ácidas o básicas, el control del mismo en el agua es

muy importante, especialmente en aguas con tratamientos biológicos, ya que los

microorganismos que intervienen en este solo se pueden desarrollar en un pH que

este en un intervalo determinado.

NMP/mL: Número Más Probable de bacterias coliformes totales o

fecales por mililitro (NMP/100mL dividido entre 100). El objetivo de los exámenes

bacteriológicos es averiguar básicamente si existe contaminación por aguas

negras y en consecuencia la capacidad del agua para transmitir enfermedades al

consumirla. Por no manejar aguas negras este parámetro se puede descartar.


45

Presencia/Ausencia de Bacterias: Empleando las mismas

consideraciones anteriores, considerando lo arduo que resulta a veces determinar

el NMP/100mL y tomando en cuenta que necesitamos calidad fuera de sospecha

para el agua de uso común, es decir, para bañarnos, cocer los alimentos, lavar

ropas, vegetales y utensilios de cocina, cepillarnos, asearnos, beber, etc. ; se está

promoviendo mundialmente la idea de que basta la sola presencia de bacterias

coliformes (no importando que sean unas pocas o que sean muchas) para

degradar inaceptablemente su calidad y para descartar de inmediato el agua

origen de la muestra positiva. Por esto usamos este criterio como parámetro

bacteriológico.

TDS: El Total de Sólidos Disueltos y la Conductividad Eléctrica del agua

son directamente proporcionales. Basado en esta relación se puede obtener el

TDS usando un equipo electrométrico. Un uso importante de esta relación es la

estimación del total de sólidos disueltos en el agua. Sabiendo que la conductancia

específica del agua pura es igual a (5 E -8)/ohm.cm; y que los vestigios de una

impureza iónica aumentarán la conductancia en un orden de magnitud o más, se

determinan curvas de calibración y aparatos de medición TDS que nos indican en

una pantalla de cristal líquido la conductividad que deberemos multiplicar por el

factor que corresponda, para obtener el total de sólidos disueltos; o directamente

el valor que indica la totalidad de sólidos disueltos en la muestra.

DQO: La demanda química de oxígeno es una medida compleja de la

contaminación química del agua, basada en la determinación de los miligramos de

Oxígeno (O2) consumidos por litro de muestra que se somete a un proceso de

"digestión", es decir, que se calienta a 150º C durante dos horas en presencia de

un agente oxidante fuerte (como el dicromato de potasio). Esto hace que los

compuestos orgánicos oxidables reaccionen reduciendo el ión dicromato en un ión

crómico, del cual se determina la cantidad remanente, mediante un

espectrofotómetro. El reactivo también debe contener iones de plata que sirven

como catalizadores, e iones de mercurio para evitar las interferencias que puede

producir en la prueba la potencial presencia de cloro en la muestra.


46

Oxígeno Disuelto (OD): La baja concentración de oxígeno disuelto en el

agua, a menudo es una indicación de alta contaminación del líquido, ya que sirve

para denotar la presencia de organismos que "respiran" y se multiplican a una tasa

superior a la de difusión del oxígeno desde la atmósfera al agua, por encontrar

mucha materia orgánica disponible.

Turbiedad o turbidez: Es el efecto óptico que se origina al dispersarse o

interferirse el paso de los rayos de luz que atraviesan una muestra de agua, a

causa de las partículas minerales u orgánicas que el líquido puede contener en

forma de suspensión; tales como micro organismos, arcilla, precipitaciones de

óxidos diversos, carbonato de calcio precipitado, compuestos de aluminio, etc.

Consideramos este parámetro como muy significativo para la constitución del

Índice de Contaminación en agua de uso común, debido a que influye

notablemente en la aceptación o no del líquido por parte del usuario, también

porque es un indicador de contaminación potencial; y porque un alto nivel de

turbidez en el agua puede dificultar y/o encarecer su proceso de tratamiento, tanto

doméstico como general del líquido. Una turbidez mayor de 5 ppm (5 partes por

millón) es indeseable; y lo ideal es que sea igual o inferior a 1 ppm.

Color: El "color verdadero" en el agua es causado por la presencia de

partículas mucho más finas que las que originan la turbidez (coloides); tales como

algunos colorantes industriales, el humus, la disolución y lixiviados de hojas y

otros materiales vegetales, algunos residuos de pantanos y humedales, los óxidos

de hierro, etc. A la sumatoria de este color verdadero y el producido por las

partículas que originan la turbiedad se le llama "color aparente". Es deseable que

el Color, en cualquier caso, sea menor de 5 ppm.

Alcalinidad: Esta es una indicación de los compuestos alcalinos o

"básicos" que están presentes en el agua. Regularmente se presentan en forma

de hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos: de calcio, potasio, sodio y magnesio.

Los límites razonables de la alcalinidad están entre 30 mg/L y 250 mg/L. Cada

compuesto produce su alcalinidad específica, pero para los fines de calidad y/o

tratamiento del agua se considera la suma de todas ellas (Alcalinidad Total. Si


47

todas las sustancias básicas que constituyen la alcalinidad son sales de calcio y

magnesio, entonces la alcalinidad será igual a la dureza del agua. Una alcalinidad

inferior a 10 mg/L no es deseable porque convierte el agua en muy corrosiva.

Cloro Residual: Está ampliamente comprobado el poder desinfectante o

antibacterial del cloro. Cuando se agrega al agua este oxida la materia orgánica y

bacterias que se encuentren en el líquido. Al mismo tiempo su poder bactericida

va disminuyendo por esa causa, por efecto de la luz y por desnaturalización

espontánea. Por ello es recomendable que en los procesos de purificación de

agua en acueductos, plantas de tratamiento o a nivel doméstico se agregue en

una cantidad tal que quede un "exceso controlado", que se denomina Cloro

Residual. Sin embargo es conveniente que el cloro residual "libre" o prácticamente

disponible no exceda de ciertos valores recomendados por instituciones

internacionales como el Instituto Pasteur, la Organización Mundial de la Salud

(OMS / OPS) y la Environment Protection Agency (EPA). Valores de cloro residual

libre superiores a 0.6 mg/L e incluso 0.4 mg/L pueden producir desde acidez

estomacal, hasta graves afecciones de la salud; por lo que se recomienda que su

concentración libre al momento de uso del agua clorada debe ser

aproximadamente 0.2 mg/L a 0.3 mg/L; y considerar toda concentración superior a

este valor, como una contaminación indeseada.

Hay procedimientos muy sencillos para controlar la dosificación del cloro. La

facilidad y bajo costo de la purificación bacteriológica del agua con cloro y la

posibilidad de lograr un cloro residual adecuado, hacen este procedimiento de

desinfección preferible al hervido del agua, cuyo poder de desinfección cesa al

terminar de hervir y enfriarse el líquido; mientras que permanece activo por un

tiempo prudente luego de la clorinación.

Temperatura In Situ: Promedio de la velocidad media del movimiento de

átomos, iones o moléculas, en una sustancia o combinación de sustancias en un

momento determinado. La temperatura es un parámetro muy importante ya que

influye en la obtención de resultados confiables en el campo o en el laboratorio.

Así, por ejemplo, si medimos la conductividad de una muestra de agua usando un


48

electrómetro que no posea la característica de compensación del resultado por

efecto de temperatura, corremos el riesgo de obtener un resultado incorrecto. Por

otro lado, algunos procesos de purificación del líquido se ven interferidos por el

mismo efecto; por ejemplo, ésta afecta sensiblemente la acción desinfectante del

cloro residual, pués a menor temperatura se requiere de una mayor dosis para

producir la misma desinfección. La temperatura adecuada para la realización de

los análisis del agua es aproximadamente 25 º C, o por lo menos que este en un

rango cercano. Ese parámetro también influye en muchas de las características de

importancia técnica del agua; tales como la fuerza o esfuerzo iónico, constante

dieléctrica, coeficientes de actividad monovalente y divalente, constante de

disociación, solubilidad, pH, índices de Langelier, de Ryznar y de Agresividad,

inactivación de bacterias, formación de Tri-halometanos, etc., etc. (31)

3.5 AGUA TRATADA, RECOLECCIÓN Y USOS

Para poder desarrollar eficientemente y eficazmente el sistema de control

para el tratamiento de aguas residuales domesticas tenemos que hacer el enfoque

correcto de los puntos de recolección del agua a tratar.

Puntos de recolección:

• Aguas residuales domesticas (duchas, lavabos)

• Aguas pluviales

Después de definir los puntos de recolección del agua, esta es tratada,

envidada a una cisterna de almacenamiento y a través de una bomba es enviada

a un tinaco en donde se canaliza al consumo humano.

El agua es apta para:

• Riego

• Uso en W.C.`s

• Lavado de inmobiliario (pisos, banquetas, ventanas).


49

Como se menciono anteriormente el agua que se le aplicaran los procesos

de tratamiento será el agua pluvial y el agua desechada de duchas y lavabos.

Estas aguas serán tratadas de tal manera que se tenga un nuevo uso, ya no para

consumo humano.

3.6 CONTAMINANTES DEL AGUA

A través del transporte del agua sufre una cierta contaminación debida a

tuberías en mal estado, tanques inadecuados, factores ambientales como la

contaminación, polvos, lodos o arcillas principalmente. En este proceso adquiere

componente externos a la molécula que conocemos dando lugar a lluvias ácidas o

aguas muy grisáceas, a continuación se mencionan los elementos que pueden

estar presentes en el agua por un mal transporte y almacenamiento.

TABLA 7. Enfermedades por patógenos contaminantes del agua.

Tipo de Microorganismo *

Enfermedad Síntomas

Bacterias Cólera Diarreas y vómitos intensos. Deshidratación. Frecuentemente es mortal si no se trata adecuadamente

Bacterias Tifus Fiebres. Diarreas y vómitos. Inflamación del bazo y del intestino.

Bacterias Disentería Diarrea. Raramente es mortal en adultos, pero produce la muerte de muchos niños en países poco desarrollados

Bacterias Gastroenteritis Náuseas y vómitos. Dolor en el digestivo. Poco riesgo de muerte

Virus Hepatitis Inflamación del hígado e ictericia. Puede causar daños permanentes en el hígado

Virus Poliomielitis Dolores musculares intensos. Debilidad. Temblores. Parálisis. Puede ser mortal

Protozoos Disentería amibiana

Diarrea severa, escalofríos y fiebre. Puede ser grave si no se trata

Gusanos Esquistosomiasis Anemia y fatiga continuas

* Contaminación del agua (33)


50

Potasio (K): El cloruro de potasio, el carbonato de potasio, el hidróxido de

potasio y otros compuestos (como algunos residuos médicos, textiles, de la

industria fotográfica y tintorerías) están asociados a fertilizantes, jabones, polvos

detergentes, etc. que contaminan el agua; y esta contaminación puede ser

detectada al verificarse la presencia del potasio.

Cloruros (Cl): Los compuestos que resultan de la combinación del cloro

con una sustancia simple o compuesta (excepto hidrógeno u oxígeno) se llaman

cloruros. El cloruro más conocido es el de sodio (sal común). Este y otros cloruros

son altamente solubles, por lo que contaminan fácilmente el agua al pasar por

minas de evaporitas, por intrusión salina en pozos, por efecto de la pleamar, en

estuarios, etc. El exceso de sales, más de 500-1000 mg/L puede producir o

facilitar enfermedades.

Cobre (Cu): Este metal y sus compuestos, cuando se encuentran en

exceso en el agua, pueden producir sabores indeseables, y su concentración a

niveles superiores a 0.3 mg/L puede matar a los peces y otros organismos

acuáticos beneficiosos. Cuando se emplea, por ejemplo, como sulfato de cobre,

para mejorar el sabor y eliminar malos olores en estanques o cisternas, al acabar

con organismos sápidos u olorosos, deberá usarse una dosis máxima igual o

inferior a la indicada. La mayoría de las normas para agua de uso común

recomiendan 0.2 mg/L, como concentración máxima aceptable en el líquido. (31)

Microorganismos patógenos: Son los diferentes tipos de bacterias, virus,

protozoos y otros organismos que transmiten enfermedades como el cólera, tifus,

gastroenteritis diversas, hepatitis, etc. En los países en desarrollo las

enfermedades producidas por estos patógenos llegan al agua en las heces y otros

restos orgánicos que producen las personas infectadas. Un índice para medir la

salubridad de las aguas, en microorganismos, es el número de bacterias

coliformes presentes en el agua. La OMS (Organización Mundial de la Salud)

recomienda que en el agua para beber haya 0 colonias de coliformes por 100 ml

de agua.


51

Desechos orgánicos: Son el conjunto de residuos orgánicos producidos

por los seres humanos, ganado, etc. Incluyen heces y otros materiales que

pueden ser descompuestos por bacterias aeróbicas, es decir en procesos con

consumo de oxígeno. Cuando este tipo de desechos se encuentran en exceso, la

proliferación de bacterias agota el oxígeno, y ya no pueden vivir en estas aguas

peces y otros seres vivos que necesitan oxígeno. Buenos índices para medir la

contaminación por desechos orgánicos son la cantidad de OD en agua, o la DBO.

Sustancias químicas inorgánicas: En este grupo están incluidos ácidos,

sales y metales tóxicos como el mercurio y el plomo. Si están en cantidades altas

pueden causar graves daños a los seres vivos, disminuir los rendimientos

agrícolas y corroer los equipos que se usan para trabajar con el agua.

Nutrientes vegetales inorgánicos: Nitratos y fosfatos son sustancias

solubles en agua que las plantas necesitan para su desarrollo, pero si se

encuentran en cantidad excesiva inducen el crecimiento desmesurado de algas y

otros organismos provocando la eutrofización de las aguas. Cuando estas algas y

otros vegetales mueren, al ser descompuestos por los microorganismos, se agota

el oxígeno y se hace imposible la vida de otros seres vivos. El resultado es un

agua maloliente e inutilizable.

Compuestos orgánicos: Muchas moléculas orgánicas como petróleo,

gasolina, plásticos, plaguicidas, disolventes, detergentes, etc. acaban en el agua y

permanecen, en algunos casos, largos períodos de tiempo, porque, al ser

productos fabricados por el hombre, tienen estructuras moleculares complejas

difíciles de degradar por los microorganismos.

Sedimentos y materiales suspendidos: Muchas partículas arrancadas del

suelo y arrastradas a las aguas, junto con otros materiales que hay en suspensión

en las aguas, son, en términos de masa total, la mayor fuente de contaminación

del agua. La turbidez que provocan en el agua dificulta la vida de algunos

organismos, y los sedimentos que se van acumulando destruyen sitios de


52

alimentación o desove de los peces, rellenan lagos o pantanos y obstruyen

canales, rías y puertos. (32)

Sustancias radiactivas: Isótopos radiactivos solubles pueden estar

presentes en el agua de manera natural lo que no la hace peligrosa para el ser

humano, sin embargo a veces, se pueden ir acumulando a los largo de las

cadenas tróficas, alcanzando concentraciones considerablemente más altas en

algunos tejidos vivos que las que tenían en el agua o en actividades industriales

donde se involucren procesos nucleares. (33)

Contaminación térmica: El agua caliente liberada por centrales de energía

o procesos industriales eleva, la temperatura de ríos o embalses con lo que

disminuye su capacidad de contener oxígeno y afecta a la vida de los

organismos. (32)

DESARROLLO DEL SISTEMA

53

CAPITULO 1:

INTRODUCCIÓN

CAPITULO 2:


CAPITULO 3:


CAPITULO 4:


CAPITULO 5:



54

4 DESARROLLO DEL SISTEMA DE CONTROL Y LOS TRATAMIENTOS

DE AGUAS

En esta propuesta de control de un sistema de tratamiento de aguas

residuales domésticas se plantean 4 etapas de filtrado para mejorar la calidad del

agua, se instrumenta el sistema para tener un monitoreo preciso del mismo y se

lleva un control de este por medio de un PLC.

Uno de los procesos principales es la filtración la cual es una operación

unitaria empleada comúnmente para el tratamiento de agua potable, agua residual

y en menor proporción agua pluvial, siendo muy eficaz para eliminar sólidos en

suspensión, microorganismos, bacterias, residuos químicos, materia orgánica e

inorgánica etc.

El agua captada para los tratamientos provendrá de duchas y lavabos así

como de lluvia.

Se plantean filtros estándar de carbón activado granular (CAG) y filtros

multicapa, la instrumentación (excepto sensores de nivel) serán solo indicadores

que permitirán obtener lecturas del proceso con la finalidad de mejorar el

rendimiento del mismo. Los sensores de nivel por otra parte se encargaran de

activar o desactivar la(s) bomba(s) y las válvulas de control del sistema enviando

señales sensadas al PLC (controlador).

El agua obtenida será útil para inodoros, riego y usos varios como lo

pueden ser lavar banquetas, ventanas, patios, etc.

4.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

Considerando que en el sistema del cual se tomo referencia, se maneja una

etapa de filtrado, en esta propuesta se agregarán tres etapas más para obtener

mejores resultados y cumplir con la normas establecidas para el uso del agua

después de uno o varios tratamientos por lo que contará en total con cuatro,

comprendiendo una de estas para la captación del agua pluvial, dos para el agua

residual domestica (ducha y lavabo) y una más en la recirculación hacia el tanque


55

de almacenamiento de agua tratada. El proceso de filtrado contará con dos tipos

de filtros que a continuación se describen.

1.- Se utilizan unidades de filtrado multicapa en las etapas de captación de

agua pluvial, agua residual doméstica y la recirculación hacia el tanque de

almacenamiento, en la siguiente tabla se observan los parámetros.

TABLA 8. Parámetros filtro de arena multicapa.

Parámetros* Filtro de arena multicapa (Presión)

Sales disueltas Sin efecto

Nitrógeno Sin efecto

Fosfatos Gran reducción

Sólidos en suspensión Gran reducción

Turbiedad Gran reducción

DBO y DQO Reducción

Coliformes fecales Red. De 2 a 4 ud log.

Bacteriófagos Gran reducción

* Tratamientos terciarios (34)

Las unidades de filtrado para esta etapa constan de: Los porta-cartuchos

estándar se fabrican a base de un durable polipropileno transparente (SAN). (Ver

anexo B).

FIG. 8 Portacartucho.


56

Una tapa roscada del portafiltros que se sujete a través de rosca de entrada

y salida, para conectarse a la tubería de alimentación, ya sea de ¾ o ½ pulgada.

Un empaque o arrillo de hule colocado en el portafiltros que evite fugas y

logre un cierre perfecto.

Un cartucho, este es el elemento filtrante, que detenga partículas iguales o

mayores a 50 micras (1 cabello =a 100 micras). Con un buen mantenimiento de

este se obtiene mayor durabilidad, reutilizándose de 4 a 6 veces. (Ver anexo C).

FIG. 9 Cartucho en poliéster lavable RL-SX - 50 micras

2.- Para la captación de agua residual doméstica se utilizará una unidad de

filtrado a base de un cartucho de carbón activado (CA), impregnado con plata

coloidal retiene un 98% de las bacterias presentes en la mismo, 95% de

contaminantes químicos como el cloro, pesticidas, detergentes, plomo, etc.,

eliminando el sabor, olor o color que pudiera tener el agua, antes de ser filtrada.

Los Carbones Activos (CA) presentan una gran capacidad de adsorción de

un amplio rango de contaminantes, entre los que se incluyen compuestos

aromáticos, hidrocarburos, detergentes, pesticidas, tintes solubles, disolventes

clorados, fenoles y derivados de grupos hidroxilos. También resultan muy eficaces

en la eliminación de compuestos tóxicos que puedan hacer peligrar el

funcionamiento del tratamiento biológico, mejorando, a su vez, su rendimiento. Los


57

sistemas de tratamiento de aguas residuales mediante CA son fáciles de implantar

y mantener, ya que incluso se pueden incorporar a sistemas convencionales de

depuración.

El sistema de adsorción sobre Carbón Activo Granular (GAC) se emplea

como tratamiento terciario en EDARs o como parte del proceso de tratamiento

físico-químico de las aguas residuales. El GAC tiene la capacidad de adsorber

relativamente pequeñas cantidades de compuestos orgánicos solubles (ver tabla

7) y compuestos inorgánicos como nitrógeno, sulfuros y metales pesados

remanentes en las aguas residuales tras el tratamiento primario y secundario.

Para implementar un sistema de adsorción mediante GAC es importante

conocer tanto la cantidad como la calidad del agua residual que entra a dicho

sistema, ya que es necesario una concentración de sólidos en suspensión lo más

uniforme posible (que no sobrepasen los 20 mg/l) y evitar, en la medida de lo

posible, las puntas de caudal. Se deben considerar factores, como el pH y la

temperatura, pues éstos pueden influir en la solubilidad y ésta, a su vez, en las

propiedades de adsorción de los contaminantes sobre el carbón. (Ver anexo D).

FIG. 10 Filtro de GAC


58

Las ventajas de utilizar del sistema de filtración mediante GAC son las

siguientes:

• Para aguas residuales urbanas que contengan una proporción significativa

de aguas residuales industriales (15-20%), es una tecnología fiable para

eliminar compuestos orgánicos disueltos.

• Las necesidades de espacio son reducidas.

• La adsorción mediante GAC se puede incorporar fácilmente a cualquier

instalación de tratamiento de aguas residuales existente.

• Son sistemas menos exigentes que los biológicos.

Se muestra una tabla de compuestos orgánicos absorbibles por GAC. (35)

TABLA 9. Compuestos orgánicos absorbibles por GAC.

Clases compuestos* Ejemplos Disolventes orgánicos Benceno, Tolueno, Xileno.

Aromáticos poli cíclicos Naftaleno, bifenilo.

Aromáticos clorados Clorobenceno, PCB’s, endrinas y DDT.

Fenolitos Fenol, cresol, resorcinol, nitrofenol, clorofenol, alquilfenol.

Aminas aromáticas y aminas alifáticas de alto peso molecular

Anilina, diamina de tolueno.

Surfactantes Alquil benceno sulfonatos.

Tintes orgánicos solubles Azul de metinelo, tintes textiles.

Combustibles Gasolina, queroseno, aceite.

Disolventes clorados Tetracloruro de carbono, percloroetileno.

Ácidos alifáticos y aromáticos Ácidos de alquitrán, ácidos benzonicos.

Pesticidas/herbicidas 2,4-D, atrazina, simazina, aldicarb, alachlor, carbofurano.

* Tratamientos terciarios con GAC (35)

La estandarización de las dimensiones de las unidades de filtrado con las

tuberías utilizadas para la captación de agua permiten adaptar las mismas sin

complicación alguna.


59

4.2 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMÉSTICA.

Las aguas pluviales y residuales domésticas llegarán a una cisterna de

almacenamiento de agua previo tratamiento de filtración. Las etapas del sistema

son:

1) Captación del agua: Por tener dos tipos de aguas, residual doméstica y

pluvial su captación es de manera diferente.

Al generarse consumo humano del vital líquido por medio de la ducha y el

lavabo, se generaran aguas residuales domésticas, las cuales serán captadas a

través de las tuberías de desagüe correspondiente y enviados a la cisterna de

almacenamiento de agua tratada C-01. Ver figura 10. En época de lluvias

mediante un captador de aguas pluviales CP-01 se lograra captar la misma,

enviándose a la cisterna de almacenamiento de agua tratada C-01.

2) Filtro: El agua pasará por las unidades de filtrado dejando libre de

sedimentos, arena, agentes patógenos y químicos el agua residual y pluvial.

3) Cisterna de almacenamiento C-01: En esta se captará el suministro de

las aguas anteriormente mencionadas y las cuales al pasar por un tratamiento

primario (filtrado) serán óptimas para su uso en inodoros y riego. (Ver anexo E).

Las cisternas están fabricadas con resina de polietileno de la más alta calidad

aprobado por la FDA (Food and Drug Administration) adecuado para el manejo de

alimentos y almacenamiento de agua por no producir olor ni sabor. Ver tabla 10.

Se tiene que tomar en cuanta que la cisterna de almacenamiento tendrá que ir

enterrada, por lo que deberá cumplir de acuerdo a cada tipo de suelo ciertas

condiciones. Ver tabla 11.

TABLA 10. Dimensiones y capacidades de cisternas.

Tamaño*

Capacidad

Dimensiones Diámetro Altura

CVA-1100 1,100 l 111 cm. 139 cm.

CVA-2500 2,500 l 150 cm. 163 cm.

CVA-5000 5,000 l 183 cm. 213 cm.

* Catalogo de Rotomex


60

TABLA 11. Tipos de excavación de cisternas.

Suelo duro o rocoso

(Excavación tipo “A”) Es aquel que en

la excavación resulta muy difícil ya que

está el suelo muy compactado. *

FIGURA 11. EXCAVACIÓN TIPO A

Suelo de resistencia media

(Excavación tipo "B") Es aquel que no

presenta hundimientos fácilmente. En

este caso habrá que realizar una

excavación cilíndrica como lo muestra

la figura

FIGURA 12. EXCAVACIÓN TIPO B

Suelo blando (Excavación tipo

"C") Este suelo presenta una gran

inestabilidad ante una fuerte carga de

peso y no cuenta con resistencia a la

excavación, como arenas o suelos con

corrientes subterráneas.

FIGURA 13. EXCAVACIÓN TIPO C

* Catalogo Rotomex

4) Tubería: El agua tratada es baja en componentes corrosivos, por lo que

se recomienda que se utilice material de cobre o aleaciones de ½” teniendo una


61

vida útil prolongada. Otra posibilidad es utilizar tubería de PVC como una opción

más económica pero se aconseja utilizarla solo para las bajadas a desagüé.

La tubería puede ir oculta en todo el sistema, puede quedar expuesta en el

mismo o una combinación de ambas.

5) Bombeo de agua: Se utiliza una bomba con una potencia de 0.5 HP (1/2

caballo de fuerza). Esta impulsará el agua de la cisterna de almacenamiento

hacia un tinaco. Debe de mantener altas presiones con baja demanda de potencia,

ser compacta de preferencia para poder ser colocada en espacios reducidos, y

manejable para su instalación y mantenimiento. (Ver anexo F).

6) Adición de cloro: El tiempo de contacto mínimo entre ambas sustancias

(agua-hipoclorito de sodio) será de 15 minutos, siempre y cuando exista agitación

del medio, de lo contrario el tiempo señalado será mayor. Se utiliza cloro

comercial.

7) Tanque de almacenamiento T-01: Contenedor del agua tratada

proveniente de la cisterna de almacenamiento C-01. (Ver anexo G).

8) Control de pH: debe realizarse para proporcionarnos un bienestar físico

y para verificar que todos los productos químicos actúen eficazmente. Cuando

obtenemos un pH neutro quiere decir que el agua se encuentra estabilizada en

acidez y alcalinidad; para esto necesitamos un Test- Kit el cual contiene una

pequeña probeta con dos goteros y dos tubos los cuales poseen Rojo Fenol y

Orthotolidina. Se procederá a tomar una muestra de agua del tanque T-01

introduciéndola luego en la probeta; una vez hecho esto, debe colocarse el

reactivo en la cantidad de gotas que el envase indique. Se coloca una tapa, se

agita durante unos segundos y esperaremos otros más para comprobar los

resultados. El reactivo transparente u Orthotolidina debe ser colocado en la

probeta que corresponda al análisis de cloro; y el Fenol en la probeta de pH; la

comparación que llevaremos a cabo aquí es colorimétrica, es decir observaremos

el color del contenido y lo compararemos con el que es indicado en el envase. Si

el control realizado no nos brinda un resultado satisfactorio, entonces debemos


62

adicionar un producto regulador para alcalinidad o acidez, cada producto se

aplicará para una situación en especial. El primero en caso que necesitemos subir

los niveles de pH y el segundo si necesitamos disminuirlos.

A continuación se presenta la nomenclatura utilizada en el sistema.

TABLA 12. Nomenclatura utilizada en los diagramas

TAG DESCRIPCIÓN

FI 001 FLUJOMETRO

FI 002 FLUJOMETRO

FI 003 FLUJOMETRO

LSL 001 INTERRUPTOR NIVEL BAJO EN CISTERNA

LSL 002 INTERRUPTOR DE NIVEL BAJO EN TANQUE

LSL 003 INTERRUPTOR NIVEL BAJO EN TANQUE

LSL 004 INTERRUPTOR NIVEL BAJO EN CISTERNA

LSH 002 INTERRUPTOR DE NIVEL ALTO EN TANQUE

LSH 003 INTERRUPTOR NIVEL ALTO EN TANQUE

PI003 INDICADOR DE PRESIÓN

PI004 INDICADOR DE PRESIÓN

PBA 003 BOTÓN PULSADOR DE ARRANQUE EN CAMPO

PBP 003 BOTÓN PULSADOR DE PARO EN CAMPO

PBA 003A BOTÓN PULSADOR DE ARRANQUE CCM

PBP 003A BOTÓN PULSADOR DE PARO CCM

PBA004 BOTÓN PULSADOR DE ARRANQUE EN CAMPO

PBP 004 BOTÓN PULSADOR DE PARO EN CAMPO

PBA004A BOTÓN PULSADOR DE ARRANQUE CCM

PBP 004A BOTÓN PULSADOR DE PARO CCM


63

HS 003 POSICIONADOR INTERRUPTOR MANUAL

ILA003 LÁMPARA INDICADORA BOMBA 2 FUNCIONANDO

ILF003 LÁMPARA INDICADORA BOMBA2 EN PARO

ILA004 LÁMPARA INDICADORA BOMBA FUNCIONANDO

ILF004 LÁMPARA INDICADORA BOMBA EN PARO

PHV 003 VÁLVULA DE PRESIÓN ALTA

PHV 004 VÁLVULA DE PRESIÓN ALTA

IS 003 SUMINISTRO DE ENERGÍA

IS 004 SUMINISTRO DE ENERGÍA

LV 001 VÁLVULA DE CONTROL

LV 002 VÁLVULA DE CONTROL

C-01 CISTERNA ALMACENAMIENTO AGUA RESIDUAL

C-02 CISTERNA AGUA POTABLE

CP-01 TANQUE DE CAPTACIÓN

T-01 TINACO AGUA TRATADA

T-02 TINACO AGUA POTABLE


65

4.3 CONTROL DEL SISTEMA

Se eligió un PLC para controlar nuestro proceso por diferentes situaciones,

a lo largo de la carrera nos hemos dado cuenta de que sistemas de control que se

usaban anteriormente se han vuelto obsoletos, dadas sus características, por

ejemplo, un control electromagnético usado comúnmente en procesos donde

involucraban cargas inductivas en este caso motores, se vuelve un poco costoso

debido a que para hacer este sistema tendríamos que comprar contactares, mayor

cantidad de cable, arrancadores, entre otros elementos, además es muy ruidoso y

su mantenimiento tiende a ser caro dado que refacciones de tales elementos se

fabricaran en menor cantidad que la tecnología avanza cada día.

Un sistema de control mas factible seria un control electrónico, pero en

este caso el costo de los circuitos integrados incrementarían en un porcentaje

descomunal dado que tendríamos que usar circuitos integrados de tipo industrial

que brindan una mejor resistencia a factores tanto internos como externos.

En base a un análisis con relevadores de estado sólido decidimos usar un

PLC, dado que se adecua a nuestro proyecto. Ver tabla 13.

TABLA 13. Análisis de PLC vs. SSR

Controlador Lógico programable

(PLC)

Relevadores de

estado sólido

(SSR)

Ventajas No es necesario dibujar el esquema de contactos.

No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas pues

la capacidad de almacenamiento de la memoria del

dispositivo es demasiado grande.

La lista de materiales queda reducida y al elaborar el

presupuesto correspondiente se elimina parte del

problema de contar con varios proveedores y distintos

plazos de entrega.

Facilidad de modificar sin afectar el cableado o añadir

Aislamiento del

circuito de control

Aislamiento del

circuito de carga

No requiere

disparador

Diversas formas de

platino


66

dispositivos.

Mínimo de espacio requerido.

Costo de mano de obra de instalación bajo.

Reducción de costo de mantenimiento, al eliminar

contactos móviles el operador puede detectar fallas o

averías y solucionarlas fácilmente.

Operación de todo el sistema con un solo usuario.

Menor tiempo de respuesta para el funcionamiento del

proceso al reducirse el cableado.

Si un dispositivo falla

solo se reemplaza

este.

Desventajas Si falla el equipo se debe de reemplazar por completo.

Costo relativamente alto.

Desgaste de los

contactos

Tiempo de respuesta

lento.

Requiere de más

espacio y cable.

El PLC tendrá las siguientes tarjetas:

1 tarjeta de 8 canales de entradas digitales a 24Vcd

1 tarjeta de 8 canales de salidas digitales a 24Vcd

PLC Las entradas al PLC son digitales, por lo que se utiliza lógica binaria

para diseñar el control de los equipos mencionados. Por tener contactos auxiliares

ahorra capacidad y espacio en equipos como lo pueden ser relevadores,

contactores etc., económicamente hablando también se da un importante ahorro.

Ver diagrama A-00 y A-

Los electroniveles nos permitirán tener lecturas de nivel del agua en la

cisterna de almacenamiento C-01 y del tanque receptor del agua tratada T-01 con

el fin de proporcionar seguridad al usuario, se utilizan 4 unidades que tendrán la

función de interruptor. (Ver anexo H).


67

LSH-001; interruptor de nivel alto 1

LSH-002; interruptor de nivel alto 2

LSL-001; interruptor de nivel bajo 1

LSL-002; interruptor de nivel bajo 2

FIG 14. ELECTRONIVEL

Se contara con Válvulas de control que son actuadores finales que se

accionarán cuando se cumplan ciertas condiciones de operación, son de cierre y

apertura y brindaran confiabilidad al usuario. Se utilizaran dos unidades:

LV-001; Válvula de control conectada entre el tanque de almacenamiento

de agua tratada T-01 y el tanque de almacenamiento de agua de suministro

público T-02. Se utilizara una válvula de dos vías. (Ver anexo I).

LV-001; Válvula de control del agua residual domestica (duchas y lavabo).

Se utilizara una válvula de tres vías. (Ver anexo J).

Se utilizan equipos de monitoreo con el fin de llevar un mejor control del

sistema y darle confiabilidad a este, dichos equipos son:

FI-001; Indicador de flujo que se montará en la tubería que captara el agua

residual domestica (duchas y lavabos).


68

FI-002; Indicador de flujo que se montará en la tubería de agua pluvial

proveniente de CP-01 hacia T-01.

FI-003; Indicador de flujo que se montará en la tubería de agua tratada

proveniente de C-01 y que seria enviada a través de B-01 hacia T-01.

Estos tres indicadores de flujo permitirán al usuario tener lecturas de agua

presente en las tuberías correspondientes a fin de detectar bajas en el mismo,

esto permitiría detectar posibles fallas y/o tapones en los filtros además de alguna

falla y/o fuga en la tubería. (Ver anexo K).

FIG. 15 FLUJOMETRO

Se contara también con un indicador de presión PI-001(ver figura 15)

montado sobre la tubería que envía el agua tratada de C-01 hacia T-01. La

finalidad de este es monitorear la presión de la bomba para detectar posibles fallas

en la misma. (Ver anexo L).

FIG. 16 MANÓMETRO


69

Se utilizaran además lámparas señalizadoras para la bomba, rojo en caso

de que la bomba arranque y verde para cuando esta pare. (Ver anexo M).

FIG. 17 LÁMPARAS

Botoneras que nos permitirán tener un control manual de la bomba en caso

de prueba si así se requiere. (Ver anexo N).

FIG. 18 PULSADOR SETA

4.4 OPERACIÓN DEL SISTEMA.

Cuando la presión ejercida sobre el agua de suministro público sea

suficiente para que el vital líquido llegue hasta el tanque elevado y no se requiera

de otros componentes para hacerla llegar, el sistema operará de acuerdo a los

siguientes criterios.

1) “Cisterna de almacenamiento C-01 de agua tratada con nivel bajo

LSL-001”.

El electronivel LSL-001 detectará que hay nivel bajo en la cisterna de

almacenamiento de agua tratada C-01 por lo que enviará una señal al control

digital, la acción de control de este será no hacer funcionar la bomba B-01 para

evitar daños en el sistema, si se detecta nivel bajo LSL-002 en el tanque de

almacenamiento de agua tratada T-01, se mandará accionar la válvula de control


70

LV-002 con la finalidad de permitir el paso de agua del tanque T-02 hacia T-01

siempre y cuando se tenga nivel no bajo en este.

2) “Cisterna de almacenamiento de agua C-01 con no nivel bajo”.

El electronivel de la cisterna de almacenamiento de agua C-01 detectará no

nivel bajo, por lo que en el momento que en T-01 se detecte nivel bajo LSL-002,

este mande una señal al control lógico que a su vez mande accionar B-01, la cual

detendrá su marcha cuando C-01 detecte un nivel bajo LSL-001 ó T-01 detecte un

nivel alto LHL-002.

3) “Cisterna de almacenamiento de agua C-01 con nivel alto LHL-001”

En la cisterna C-01 se detectará nivel alto LHL-002 por lo que enviará una

señal digital al control lógico para mandar abrir la válvula de control LV-001 y así

evitar que agua residual domestica (ducha y lavabo) lleguen a C-01, siendo

enviada esta hacia el drenaje y así evitar que el agua se estanque sobre la

superficie de la ducha o en el lavabo.

El control se podrá hacer de manera manual u automática con un selector,

que también contará con una opción de fuera, a continuación se explica cada

rubro de este selector:

Automático: Nos permite de manera automática controlar el sistema de

bombeo para mandar agua hacia el tinaco cuando este lo requiera, además de

detenerse cuando el mismo haya recibido la cantidad suficiente o en la cisterna se

detecte nivel bajo.

Manual: Este permitirá hacer las pruebas del equipo para corroborar que

funciona correctamente.

Fuera: Nos permite dejar de mandar agua hacia el tanque o cisterna, así

como deja fuera de servicio el sistema de bombeo, esto con la finalidad de dar

mantenimiento.

Además existen cuatro razones por la que el equipo de bombeo B-01 no

funcionará o quedará fuera de servicio.


71

1) Falta de energía eléctrica. Factor externo o falla en casa u hogar

ocasionada por corto circuito, accidente o pruebas de instalación eléctrica.

2) Nivel bajo en la cisterna C-01. Seguridad para no dañar el equipo

3) Nivel alto en el tanque T-01. Seguridad para no dañar el equipo

4) Activar el rubro Fuera del selector. Para dar mantenimiento

A continuación se presentan el diagrama de tubería e instrumentación del

sistema (DTI), precedido de un diagrama que contiene la lógica de operación

(Lógico De Control) y la conexión en diagrama electromagnético (Esquemático

De Control Del Sistema).


75

Al no haber suficiente presión de agua de suministro público como para que

esta llegue hacia el tanque elevado T-02, se agrega una cisterna C-02 a la cual se

le añadirá un electronivel cuya función será detectar nivel bajo LSL-004 en la

misma, una bomba B-02 enviara agua de C-02 a T-02.

Al igual que B-01, para B-02 se agregará un indicador de presión PI-002 a

la tubería del agua enviada de C-02 a T-02 para detectar fallas en esta. Esta etapa

del sistema operará de acuerdo a los siguientes criterios.

1) “Cisterna de almacenamiento C-02 de agua de suministro publico

con nivel bajo LSL-004”.

El electronivel LSL-004 detectará que hay nivel bajo en la cisterna de

almacenamiento de agua tratada C-02 por lo que enviará una señal al control

digital, la acción de este será no hacer funcionar la bomba B-02 para evitar daños

en el sistema.

2) “Cisterna de almacenamiento de agua C-02 con no nivel bajo”.

El electronivel de la cisterna de almacenamiento de agua C-02 detectará no

nivel bajo, por lo que en el momento que en T-02 se detecte nivel bajo LSL-003,

este mande una señal al control lógico que a su vez mande accionar la bomba B-

001, la cual detendrá su marcha cuando en C-02 se detecte un nivel bajo LSL-004

o en T-02 se detecte un nivel alto LHL-003.

El control se podrá hacer con el mismo selector ya especificado

anteriormente, puesto que al sistema solo se le agregarán los dispositivos

mencionados y no es necesario agregar otro selector.

Además existen cuatro razones por la que el equipo de bombeo B-02 no

funcionará o quedará fuera de servicio.

1) Falta de energía eléctrica. Factor externo o falla en casa u hogar

ocasionada por corto circuito, accidente o pruebas de instalación eléctrica.

2) Nivel bajo en la cisterna C-02. Seguridad para no dañar el equipo


76

3) Nivel alto en el tanque T-02. Seguridad para no dañar el equipo

4) Activar el rubro Fuera del selector. Para dar mantenimiento

A continuación se presentan el diagrama de tubería e instrumentación del

sistema (DTI), precedido de un diagrama que contiene la lógica de operación

(Lógico De Control) y la conexión en diagrama electromagnético (Esquemático

De Control Del Sistema).


81

CAPITULO 1:

INTRODUCCIÓN

CAPITULO 2:


CAPITULO 3:


CAPITULO 4:


CAPITULO 5:



82

5 JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA.

Se muestra una lista detallada de los gastos que tendrá el proyecto para su

ejecución. Se desglosa en tres rubros, materiales, mano de obra e inversiones, en

este último se anexan los gastos de servicios.

5.1 PRESUPUESTO DE MATERIALES

Es la estimación que se hace en base a los materiales que se requieren

para el proyecto y el costo de los mismos. A continuación se presenta en la tabla

14 este presupuesto.

TABLA 14. Costo De Materiales

MATERIAL CANTIDAD PRECIO UNITARIO UNIDADES PRECIO

Cisterna 1100 l 1 $1 315 C/u $1315

Bomba ¾ hp 1 $350 C/u $350

Tubería (tubo galvanizado) ¾ ”

20 $37.08 m $741.6

Filtro CAG 1 $127.5 C/u $127.5

Filtro multicapa 2 $700 C/u $1400

Válvula de control (3 vías) 1 $924 C/u $924

Válvula de control (2vias) 1 $690 C/u $690

Válvula manual 5 $193.21 C/u $966.05

Electronivel 2 $325 C/u $650

Flujometro 3 $300 C/u $900

Manómetro 1 $68.7 C/u $68.7

Plc 1 $5000 C/u $5000

Cable (#18) (caja 100m) 20 $430 m $430

Tablero de montaje 1 $1000 C/u $1000

Botoneras 2 $150 C/u $300

Clemas 15 $7 C/u $105

Clemas porta fusible 10 $45 C/u $450

Canaleta base (1.85 m) 2 $172 m $344

Canaleta tapa (1.85 m) 2 $62 m $124


83

Lámparas indicadoras 4 $80 m $320

Total $16205.85

5.2 PRESUPUESTO DE MANO DE OBRA

Es el esfuerzo físico o mental que se empleará en el desarrollo del

proyecto. Los costos de mano de obra pueden dividirse en mano de obra directa e

indirecta:

Para este proyecto e considera solo el costo de mano de obra directa

puesto que se trata de un elemento que se involucrara directamente desarrollo del

mismo que podrá asociarse con facilidad e este. La mano de obra representa

además, un importante costo en la elaboración del proyecto.

No se considera la mano de obra indirecta puesto que no se tendrá

personal que represente gastos indirectos y que no estén involucrados

directamente con el proyecto.

Para el cálculo de este rubro se presenta a continuación en base a una lista

de salarios Nacional. Ver anexo

- Número de trabajadores: 4

• 2 ayudantes generales

• 1 albañil

• 1 plomero

- Horas trabajadas: 16 horas

- Precio por día jornada de 8 horas:

• $52.59 ayudante general

• $76.65 albañil

• $73.43 plomero


84

- Ecuación para calcular la mano de obra = Numero de trabajadores x día

jornada x $ día jornada.

• 2 x 2 x $52.59 = $ 210.36

• 1 x 2 x $76.65 = $153.13

• 1 x 2 x $73.43 = $146.86

TOTAL MANO DE OBRA= $510.35

5.3 PRESUPUESTO DE INVERSIONES

Estimación financiera anticipada, para cumplir con las metas de los

programas establecidos para lograr la ejecución del proyecto. Asimismo,

constituye el instrumento operativo básico que expresa las decisiones en materia

de planeación. Para el proyecto se requieren las siguientes inversiones en cuanto

equipo se refiere que se muestran en la tabla 15.

TABLA 15. Costos De Inversión

Se anexan los costos de los servicios de los cuales se hicieron uso para

lograr el desarrollo de la propuesta los cuales se muestran en la tabla 16.

TABLA 16. Costos De Servicios

CONCEPTO CANTIDAD

PRECIO UNITARIO

UNIDAD PRECIO TOTAL

Internet y telefonía fija

6 $389 c/mes

$2334

CONCEPTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO PRECIO TOTAL

GENERADOR DE ELECTRICIDAD

1 $2000 $2000

HERRAMIENTAS (VARIAS)

INVERSION EN VARIOS TIPOS DE HERRAMIENTA $2500

TOTAL $4500


85

Telefonía móvil (contrato)

1 $300 c/mes

$300

Comida 4 $50 c/día $200

TRANSPORTE (gasolina)

Depende distancias

$7.51

$50

c/día $100

TOTAL $2934

El total de este presupuesto es la suma del costo de equipos que se

requieren más el costo de los servicios utilizados para el desarrollo del proyecto.

Equipo Requerido + Servicios = Presupuesto De Inversiones

$4500 + $2934 = $7434

5.4 COSTO TOTAL DEL PROYECTO

Para lograr un total del costo del proyecto se suman los gastos totales de

los presupuestos de materiales, de mano de obra y de inversiones, se presentan

desglosados por rubro a continuación en la tabla 17.

TABLA 17. Costo Total Del Proyecto

CONCEPTO COSTO

Materiales $16205.85

Mano de obra $510.35

Inversión $7434

TOTAL PRESUPUESTO $24150.2

En esta justificación económica no se incluyen cálculos de utilidades, así

como costos de ingeniería.

CONCLUSIONES

86

CONCLUSIONES

En esta propuesta se tomaron decisiones sobre determinados usos del

agua y los tratamientos que mejoraran la calidad del vital líquido teniendo como

modelo de uso, el agua residual doméstica que se genera en el municipio de

Ecatepec de Morelos, en el Estado de Mexico.

Se necesitan diferentes tipos de procesos para llevar a cabo el tratamiento

del agua residual doméstica, estos brindan cierto tipo de reducción de

contaminantes, pero se necesita un conjunto de estos para alcanzar un nivel

óptimo de pureza para considerar reutilizarla.

Dadas las impurezas que se pueden tener en el agua y los costos de los

procesos de purificación se propuso tener el agua tratada solo para uso de los

inodoros, riego y lavado de inmobiliario en el hogar, además esta propuesta

cuenta con las condiciones necesarias para implementarse en cualquiera de las

zonas urbanas en el municipio de Ecatepec de Morelos, Edo. De México ya que

cuenta con los elementos necesarios para operar en las condiciones de agua

cambiantes en esta área.

Se logró hacer un análisis de sistemas desarrollados de aguas residuales

domésticas del cual se selecciono el que mejor se adecuo a las necesidades del

proyecto, desarrollando mejoras en este.

Se propuso el uso de tecnologías para el tratamiento del agua, en un marco

de disposición de la misma ya que es importante tener en cuenta aspectos socio-

económicos y tecnológicos, se estudiaron los diferentes tipos de tratamientos de

aguas residuales y se eligió un tratamiento primario y un tratamiento terciario para

el sistema.

Se eligió la instrumentación adecuada para la propuesta de acuerdo a las

variables que la requerían dando especificaciones técnicas de cada elemento, se

eligió un controlador lógico programable (PLC) para el control del sistema por que

los beneficios que otorga este dispositivo son; poco espacio para su instalación,

ahorro de componentes, ahorro de cableado, velocidad de respuesta mas rápida

CONCLUSIONES

87

que los relevadores de estado solido (SSR), se puede conectar en red con otros

PLC`s, amigable con la instrumentación y se puede controlar a distancias grandes

entre otras.

Se desarrollo un sistema sencillo de control y los tratamientos de aguas

para reutilizar el agua residual doméstica, logrando avanzar en el desarrollo de

estos sistemas con miras al mejoramiento de una cultura del agua eficaz y

eficiente, además de tener un mejor cuidado hacia el ambiente dado que se

aprovecharía la mayoría del agua que llegara a la casa, ayudando a una menor

explotación de todas las fuentes agua disponibles en el municipio.

En los últimos tiempos se puede describir una cierta tendencia a implantar

tecnologías extensivas, que normalmente tienen costes menores de

mantenimiento, y en varios sentidos son mucho más sustentables que las

tecnologías intensivas, duras.

Sin embargo, existe la interrogante sobre el tratamiento económico de los

recursos de agua en el futuro. Concretamente, sobre un posible mercado de

sistemas de tratamientos agua destinada a usos domésticos como el propuesto en

este proyecto para el municipio de Ecatepec.

En esta propuesta la reutilización de aguas residuales es una opción útil,

mas no es la única solución a la escasez de recursos de agua en dicho municipio.

Como se ha afirmado repetidas veces en muchos temas ambientales y

sociales, la solución no es incrementar la oferta de agua, que siempre queda

sobrepasada por la demanda; es responsabilidad del municipio establecer

mecanismos de gestión de la oferta y en el caso del agua optimizar sus usos.

RECOMENDACIONES

88

RECOMENDACIONES

Fomentar una cultura sobre el uso adecuado del agua, ahorro y cuidado de

ésta que logre el aprovechamiento al máximo de tan preciado recurso.

En dado caso que alguien se interese en retomar este proyecto para

mejorarlo y/o implementarlo se recomienda:

1.- Hacer un análisis de sistemas comparando este proyecto con sistemas

que se han de desarrollar o ya se han desarrollado para que se tenga un enfoque

más amplio respecto al nuevo proyecto.

2.- En dado caso que Ecatepec no fuera el lugar en donde se aplicaría el

desarrollo del nuevo proyecto basado en esta propuesta, hacer un estudio del

lugar seleccionado.

3.- Investigar sobre tratamientos de agua de nueva generación, pues

conforme avanza el tiempo, estos van mejorando y es posible que se puedan

estudiar nuevas tecnologías a involucrar con el nuevo proyecto.

4.- Hacer un estudio de los diferentes tipos de control y seleccionar el que

mejor se adecue en caso de que el PLC no se adecue al siguiente proyecto.

5.- Se desarrolle este proyecto en casas nuevas como por ejemplo

unidades habitacionales ya que el costo de implementarlo en casas construidas se

elevaría, además de que el tiempo de ejecución de este sería mayor.

En cuanto al sistema propuesto es importante que se genere un plan

general para el mantenimiento con el fin primordial de que opere en las mejores

condiciones posibles y se detecten fallas o aparentes fallas en el mismo que

puedan ser previstas o en su defecto reparadas.

Se recomienda por consiguiente:

Checar flujometros. Tener lecturas programadas de los valores en este nos

permitirá a través de una relación lectura-tiempo determinar si los filtros

comienzan a presentar deficiencias y si es necesario el cambio de estos.

RECOMENDACIONES

89

No arrojar desechos en exceso (cabello, tierra, papel, etc.) o sólidos

grandes en la ducha o lavabo.

Las lecturas del flujometro permiten a través de tiempos prolongados

determinar si el filtro comienza a fallar, sin embargo esta no será precisa si objetos

demasiados grandes o cantidades excesivas de desechos son enviados de

manera intencional. Nunca trabajar la bomba en seco. En caso de operar la

bomba manualmente cerciorarse que existe nivel en los tanques o cisternas.

Checar el captador de agua pluvial CP-01. Es importante dependiendo de la

ubicación del captador de agua pluvial programar revisiones del mismo con el fin

de detectar posibles causas de mal funcionamiento como lo pueden ser sólidos

grandes, exceso de corteza, hojas o materia de árboles en caso estar en una zona

con estas características, o en algun caso extremo algun animal muerto. Además

uno de los bordes de las canaletas debe de ser menor para que en caso de que

CP-01 este a su capacidad máxima, el agua encuentre una salida hacia el techo

que a su ves deberá contar como toda casa con una tubería que conduce el agua

de ahí hacia la calle o drenaje.

Una opción mas en cuanto a la captación de agua pluvial sería la de utilizar

canaletas a ras de techo que canalicen el agua hacia C-01en ves de construir un

captador, sin embargo se debe de asegurar y garantizar que el techo estará libre

de sustancias o componentes químicos que contaminen el agua así como de

objetos de gran tamaño que obstaculicen el paso del vital liquido.

Agregar la cantidad adecuada de cloro y de sustancias químicas en

tratamientos. En muchas ocasiones el uso indebido del cloro y sustancias

químicas aun bajo instrucciones claras se presenta, debido a la cultura de que a

mayor producto es mayor el beneficio por lo que es importante utilizar la cantidad

señalada, en el periodo señalado y para el volumen de agua correspondiente.

Para la cisterna C-01 es importante dejar de enviar agua residual

doméstica, ya que la cisterna estaría fuera de servicio y el liquido solo retrasaría

mas el mantenimiento de la misma, en caso de que llegara a haber una válvula

RECOMENDACIONES

90

manual, el enviar agua residual provocaría que esta quedara en la tubería y de ser

un efluente abundante provocara charcos o inundaciones en el interior del hogar.

Es importante no utilizar tuberías de plomo por el alto riesgo de intoxicación

por las partículas de plomo que puede arrastrar el agua.

En caso de falla del PLC llamar a un técnico especializado lo mas rápido

posible, el sabrá como configurara de nuevo la maquina en caso de falla del

software o detectara la posible error en el dispositivo.

GLOSARIO

91

GLOSARIO

Acción catártica: una catarsis o experiencia catártica, es una experiencia

interior purificadora, de gran significado interior, significa purga o purificación, y es

un término aceptado por la real academia española. El concepto de catarsis tiene

profundas raíces antropológicas y a partir de esos orígenes, se la ha empleado en

la medicina, la tragedia griega, el psicoanálisis, y hasta aplicada a la risa.

Agentes contaminantes biodegradables: agentes contaminantes que son

capaces de ser descompuestos bajo condiciones naturales.

Algoritmo: un algoritmo es el conjunto de operaciones y procedimientos

que deben seguirse para resolver un problema. La palabra "algoritmo" deriva del

nombre latinizado del gran matemático árabe Mohamed ibn moussa al kow rizmi,

el cual escribió sobre entre los años 800 y 825 su obra quitab al jabr al mugabala,

donde se recogía el sistema de numeración hindú y el concepto del cero. Fue

fibonacci, el que tradujo su obra al latín y la inició con las palabras: algoritmi dicit.

Bacterias: pequeños microorganismos unicelulares, que se reproducen por

la fisión de esporas.

Banquisa: es una capa de hielo flotante que se forma en las regiones

oceánicas polares. Su espesor típico se sitúa entre un metro, cuando se renueva

cada año, y 4 ó 5 m, cuando persiste en el tiempo, como ocurre en la región ártica

más próxima al polo. Excepcionalmente se forman engrosamientos locales de

hasta 20 m de espesor. En muchas ocasiones está constituida por bloques de

hielo fracturados que han sido nuevamente soldados

Contaminante: un compuesto que a concentración suficientemente alta

causa daños en la vida de los organismos.

Conformado: es la acción de fibras que tienden a unirse formando capas

solidas casi impenetrables para bacterias y otros microorganismos. Esta acción es

propia de los filtro.

GLOSARIO

92

Destilación: es la operación de separar, comúnmente mediante calor, los

diferentes componentes líquidos de una mezcla, aprovechando los diferentes

puntos de ebullición (temperaturas de ebullición) de cada una de las sustancias a

separar.

Disolución: en química, (del latín disolutio) es una mezcla homogénea, a

nivel molecular de una o más especies químicas que reaccionan entre sí; cuyos

componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites.

Fenol: en forma pura es un sólido cristalino de color blanco-incoloro a

temperatura ambiente. Su fórmula química es c6h5oh, y tiene un punto de fusión

de 43ºc y un punto de ebullición de 182ºc. El fenol no es un alcohol, debido a que

el grupo funcional de los alcoholes es r-oh, y en el caso del fenol es ph-oh. El fenol

es conocido también como ácido fénico. Puede sintetizarse mediante la oxidación

parcial del benceno.

Glaciar. (del latín glacies) es una gruesa masa de hielo que se origina en la

superficie terrestre por compactación y recristalización de la nieve, mostrando

evidencias de flujo en el pasado o en la actualidad. Su existencia es posible

cuando la precipitación anual de nieve supera la evaporada en verano, por lo cual

la mayoría se encuentra en zonas cercanas a los polos, aunque existen en otras

zonas montañosas. El proceso del crecimiento y establecimiento del glaciar se

llama también glaciación. Consta de tres partes: cabecera o circo, lengua y valle o

zona de ablación.

Hidratos de carbono: los glúcidos, carbohidratos o sacáridos (del griego

σάκχαρον que significa "azúcar") son moléculas orgánicas compuestas por

carbono, hidrogeno y oxigeno. Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a

la cantidad de carbonos o por el grupo funcional que tienen adherido. Son la forma

biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía. Otras biomoléculas

son las grasas y, en menor medida, las proteínas

GLOSARIO

93

Hidrosfera: (del griego hydros: agua y sphaira: esfera) describe en las

ciencias de la tierra el sistema material constituido por el agua que se encuentra

bajo, en y sobre la superficie de la tierra.

Hipoclorito de sodio: o hipoclorito sódico, (conocido popularmente como

lejía, cloro, agua lavandina o agua de javel) es un compuesto químico, además

de un fuerte oxidante químico cuya fórmula es naclo.

Lógica booleana: una lógica de conjuntos y nos sirve, principalmente, para

definir formas de intersección entre conjuntos.

Lluvia ácida: lluvia que tiene un ph extremadamente bajo, debido al

contacto con agentes contaminadores atmosféricos tales como óxidos sulfúricos.

Oxidación aerobia: los microorganismos sufren de esta oxidación al ser

que su respiración es de forma aerobia o sea que tiene la necesidad de oxigeno

diatomico.

Oxidación química: las reacciones de reducción-oxidación (también

conocido como reacción redox) son las reacciones de transferencia de electrones.

Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno

oxidante y uno reductor (una forma reducida y una forma oxidada

respectivamente).

Película biológica. Esta película biológica dificulta la tarea de los

antibióticos, lo que conduce a afecciones crónicas. Un reciente estudio halló que

las bacterias parecen ocultarse en esta película gelatinosa que desempeña casi

siempre una función protectora en niños que tienen infecciones crónicas del oído

medio.

Plaguicida: los plaguicidas son sustancias químicas utilizadas para

controlar, prevenir o destruir las plagas que afectan a las plantaciones agrícolas.

La mayoría de estas sustancias son fabricadas por el hombre, por eso son

llamados plaguicidas sintéticos. La producción de estas sustancias surge a partir

de la segunda guerra mundial, donde los países industrializados inician la

GLOSARIO

94

fabricación de plaguicidas con carácter comercial con el fin de aumentar la

producción agrícola.

Polipropileno: (gh) es el polímero termoplástico, parcialmente cristalino,

que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno). Pertenece al grupo

de las poliolefinas y es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que

incluyen empaques para alimentos, tejidos, equipo de laboratorio, componentes

automotrices y películas transparentes. Tiene gran resistencia contra diversos

solventes químicos, así como contra álcalis y ácidos.

Sedimentos: suelo, arena, y minerales lavados desde el suelo hacia la

tierra generalmente después de la lluvia.

Sólidos en suspensión: son partículas sólidas pequeñas, inmersas en un

fluido en flujo turbulento que actúa sobre la partícula con fuerzas en direcciones

aleatorias, que contrarrestan la fuerza de la gravedad, impidiendo así que el sólido

se deposite en el fondo. Los factores que influyen para que una partícula no se

decante en el fondo son:

Solubilidad: la cantidad de masa de un compuesto que puede disolverse

por unidad de volumen de agua.

Solubilidad del agua: la posible concentración máxima de un compuesto

químico disuelto en agua.

Subsuelo: el subsuelo ocupa, como lo indica el vocablo, el estrato situado

inmediatamente debajo del suelo o capa arable; forman parte de su composición,

rocas y minerales de todo tipo.

De ese subsuelo, que el hombre ha explorado sólo una mínima porción (las

más profundas perforaciones petrolíferas llegan a 6.000 m), se extraen los

elementos esenciales para el desarrollo de las industrias que promueven el

progreso de las naciones: petróleo, hulla, hierro, combustibles nucleares, etcétera.

Sulfuro de hidrogeno: el ácido sulfhídrico o sulfuro de hidrógeno (h2s(ac))

es un ácido inorgánico formado por la disolución y disociación en agua del sulfuro

GLOSARIO

95

de hidrógeno (h2s, un gas que huele a huevos putrefactos). Es decir que se le

llama ácido sulfhídrico cuando se halla disuelto en agua. Con bases fuertes forma

sales, los sulfuros. En estado gaseoso se le conoce con el nombre de sulfuro de

hidrógeno. Su punto de ebullición es de 212,86 k.

Tratamiento de agua avanzado: es el nivel de tratamiento de aguas que

requiere una reducción del 85 por ciento en la concentración del agente

contaminador, también conocido como tratamiento terciario.

Viscosidad: un parámetro físico del agua que determinan la movilidad del

agua. Cuando la temperatura aumenta, la viscosidad disminuye; esto significa que

el agua será más móvil a mayores temperaturas.

MATERIAL DE APOYO

96

MATERIAL DE APOYO

1. Comisión del Agua del Estado de Mexico (CAEM) Oficinas generales, Félix

Guzmán #10 Naucalpan de Juárez, Edo. De Mexico.

2. Publicado en Agencia de Noticas Independiente (ANI), SAPASE por Agencia

de Noticias Independiente el 25 de Diciembre de 2007 disponible en

http://tvnoticias.wordpress.com/2007/12/25/continua-la-escasez-de-agua-en-

ecatepec-sapase-advierte-que-de-seguir-el-irregular-suministro-pedira-la-

intervencion-del-poder-legislativo/ consultado el 25 de octubre de 2008

3. Publicado por Luis Ramos en Radio trece 1290 AM el 29 de enero de 2008

disponible en: http://www.radiotrece.com.mx/2008/01/29/continuara-escasez-

de-agua-en-ecatepec/ consultado el 26 octubre de 2008

4. www.hansgrohe.es consultado el 21 de mayo de 2008

5. Autor; Patricia Jamilette Kestler Rojas, Tesis: “Uso, reuso reciclaje de agua

residual en una vivienda”, Universidad Rafael Landívar, Facultad De Ingeniería,

Ingeniería Civil Administrativa, Guatemala Octubre Del 2004, Pág. 27-43.

6. Autor: de la O Baez Mario Salvador, Tesis: “Propuesta técnica para reutilizar

domésticamente el agua residual que se genera en una casa habitación”,

Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior De Ingeniería Química E

Industrias Extractivas, Mexico 2003, Pág. 37-52

7. Encuentro Universitario Del Agua, Documento “Infraestructura”, disponible:

eventos.iingen.unam.mx/EncuentroUniversitarioAgua/documentos/integrado/9

%20infraestructura.doc consultado el 16 agosto de 2008

8. La problemática global del agua, trabajo realizado por Roberto Ramírez

Rodríguez disponible en:

www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml

consultado el 15 mayo de 2008

MATERIAL DE APOYO

97

9. Programa de las Naciones Unidas para el medio ambiente, resumen de prensa

Daily News, Mexico, lunes 22 de agosto del 2005, disponible en:

http://www.pnuma.org/informacion/noticias/2005-08/22ago05e.doc consultado

el 17 de junio de 2008

10. El agua, creado por Ingeniería Ambiental & Medio Ambiente, 2000, disponible

en: http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/agua.html consultado el 23

junio de 2008

11. Agua, medio ambiente y desarrollo en el siglo XXI: México desde una

perspectiva global y regional, Autor Patricia Ávila García, Publicado por El

Colegio de Michoacán A.C., 2003, Pág. 15.

12. propiedades físicas y químicas del agua, autor Juan Martín Piramio disponible

en: http://www.monografias.com/trabajos14/propiedades-agua/propiedades-

agua.shtml consultado el 17 junio de 2008

13. Depuración de las aguas residuales por tecnologías ecológicas y de bajo costo:

Soluciones reales, viables, razonadas y contrastadas que ponen en evidencia

la desastrosa gestión de las aguas residuales en España, más de 3000

depuradoras cerradas a abandonadas y sanciones de la Unión Europea. Autor

Mariano Seoánez Calvo, Mariano Seoánez, Publicado por Mundi-Prensa

Libros, 2005, Pág. 76-77

14. Introducción a la química ambiental, Autor Stanley E. Manahan, Colaborador

Ivette Mora Leyva, Xavier Doménech, Publicado por Reverté, 2007, Pág. 660-

661

15. Tratamiento del agua (tecnologías alternativas), CDC – Centro para el Control

y la Prevención de Enfermedades Departamento de Salud y Servicios

Humanos del Gobierno de los Estados Unidos disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_del_agua_(tecnolog%C3%ADas_altern

ativas) consultado el 17 junio 2008

16. Tratamiento analítico de aguas servidas, Autor: Jaime Miranda, Facultad de

Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Beauchef 850, Casilla

MATERIAL DE APOYO

98

2777. Santiago-Chile. Disponible en:http://cabierta.uchile.cl/revista/6/aguas.htm

consultado el 12 septiembre de 2008

17. Articulo: Filtración – Técnicas de filtración. Filtros y sistemas de filtrado.

Disponible en: www.solomantenimiento.com/articulos/tecnicas-filtracion.htm.

consultado el 13 agosto de 2008

18. Redirigido desde depuración de aguas; articulo: Tratamientos de aguas

disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Depuraci%C3%B3n_de_aguas

consultado el 17 junio 2008

19. Manual de Toxicología Medioambiental Forense, Autor Juan Luis Valverde

Vilarreal, Josep J. Pérez De-Gregorio, José Joaquín Pérez de Gregorio

Capella, Juan Luis Valverde Villarreal, José Joaquín Pérez De-Gregorio

Capella, Josep J Pérez De-Gregorio, Publicado por Editorial Ramón Areces,

2001, Pág. 194.

20. De Wikilibros, la colección de libros de texto de contenido libre. Ingeniería de

aguas residuales - Tratamiento primario disponible en:

http://es.wikibooks.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_de_aguas_residuales/Tratamie

nto_primario. consultado el 17 de junio 2008

21. Controles: la base de la automatización, creado por Lukor.com disponible en:

http://www.lukor.com/ordenadores/05062902.htm consultado el 07 julio 2008

22. Control automático de procesos: perspectiva histórica disponible en:

http://www.herrera.unt.edu.ar/controldeprocesos/Regimen/Tp0a.pdf. consultado

el 15 mayo 2008

23. Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Proporcional_integral_derivativo"

consultado el 17 junio de 2008

24. Articulo “Controlador Lógico Programable (PLC)” disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programable.

consultado el 10 julio de 2008

MATERIAL DE APOYO

99

25. Programa de la cátedra, Cátedra: Sistemas Inteligentes; Seminario:

Controladores Lógicos Programables (PLC) disponible en:

http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/industrial/sistemasinteligentes/UT3/plc/PL

C.html consultado el 14 septiembre de 2008

26. Historia del deporte, Autor Juan Rodríguez López, Juan Francoise Rodríguez

López, Publicado por INDE, 2001, Pág. 294.

27. Ecatepec de Morelos: Monografía municipal, Autor Leonardo Muñoz López,

Programa de Identidad Estatal (Mexico), Asociación Mexiquense de Cronistas

Municipales, Instituto Mexiquense de Cultura, Instituto Mexiquense de Cultura,

Asociación Mexiquense de Cronistas Municipales, Programa de Identidad

Estatal (Mexico, Publicado por Gobierno del Estado de México, 1998, Pág. 20.

28. Tú y la química, Autor Andoni Garritz, Andoni Garritz Ruiz, Andoni Garritz, Ruiz

José Antonio Chamizo Guerrero, José Antonio Chamizo Guerrero, Colaborador

José Antonio López-Tercero Caamaño, Editorial: Pearson Educación, 2001,

Pág.194

29. Reparaciones y proyectos de Plomería, Autor Editors of Creative Publishing,

Creative Publishing International, Creative Publishing International, Publicado

por Creative Publishing international, 2003, Pág. 6

30. La gestión privada de un servicio público: El caso del agua en el Distrito

Federal, 1988-1995, Autor María Concepción Martínez Omaña, Publicado por

Plaza y Valdes, 2002, Pág. 149.

31. Evaluación rápida de la contaminación Hídrica disponible en:

http://www.ambiente-ecologico.com/067-02-2000/juannicolasfania67.htm

consultado el 06 octubre de 2008

32. Medio ambiente y desarrollo: Manual de gestión de los recursos en función del

medio ambiente: manual para responsables, gestores y enseñantes,

soluciones a los problemas medioambientales, Autor Mariano Seoánez Calvo,

Irene Angulo Aguado, Alejandro Chacón Auge, Manuel Berrocal del Brío,

MATERIAL DE APOYO

100

Colaborador Irene Angulo Aguado, Alejandro Chacón Auge, Manuel Berrocal

del Brío, Publicado por Mundi-Prensa Libros, 1998. Pág. 194.

33. Libro electrónico “Ciencia de la tierra y del medio ambiente”. Tema 11:

Contaminación del agua. Disponible en:

www.tecnun.es/asignatura/ecologías/hipertexto/11CAgu/100oAcu.htm

consultado el 02 octubre de 2008

34. VII congreso Internacional del Medio Ambiente: Los tratamientos terciarios en

pequeñas comunidades. Autor: Pere Sampor Barceló, Director del

departamento de ingeniería SEARSA. Disponible en:

http://www.conama.org/documentos/1688.pdf. consultado el 22 de septiembre

de 2008

35. Opciones de tratamiento de aguas residuales mediante carbón activado.

Empresa Andaluza, GEDAR (Gestión De Aguas Residuales). Disponible en:

http://www.gedar.com/PDF/GEDAR%20Carbon%20Activo%20Aguas%20Resid

uales.pdf consultado el 02 de septiembre de 2008

ANEXOS

101

ANEXO A:

NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-127-SSA1-1994, "SALUD AMBIENTAL,

AGUA PARA USO Y CONSUMO HUMANO - LIMITES PERMISIBLES DE CALIDAD Y

TRATAMIENTOS A QUE DEBE SOMETERSE EL AGUA PARA SU POTABILIZACION".

0 INTRODUCCION

El abastecimiento de agua para uso y consumo humano con calidad

adecuada es fundamental para prevenir y evitar la transmisión de enfermedades

gastrointestinales y otras, para lo cual se requiere establecer límites permisibles

en cuanto a sus características microbiológicas, físicas, organolépticas, químicas y

radiactivas. Con el fin de asegurar y preservar la calidad del agua en los sistemas,

hasta la entrega al consumidor, se debe someter a tratamientos de potabilización

a efecto de hacerla apta para uso y consumo humano.

1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION

Esta Norma Oficial Mexicana establece los límites permisibles de calidad y

los tratamientos de potabilización del agua para uso y consumo humano, que

deben cumplir los sistemas de abastecimiento públicos y privados o cualquier

persona física o moral que la distribuya, en todo el territorio nacional.

2 REFERENCIAS

NOM-008-SCF1-1993 Sistema General de Unidades de Medida.

NOM-012-SSA1-1993 "Requisitos sanitarios que deben cumplir los

sistemas de abastecimiento de agua para uso y consumo humano públicos y

privados".

NOM-013-SSA1-1993 "Requisitos sanitarios que debe cumplir la cisterna de

un vehículo para el transporte y distribución de agua para uso y consumo".

NOM-014-SSA1-1993 "Procedimientos sanitarios para el muestreo de agua

para uso y consumo humano, en sistemas de abastecimiento de agua públicos y

privados".

ANEXOS

102

NOM-112-SSA1-1994. Determinación de bacterias coliformes. Técnica del

número más probable.

NOM-117-SSA1-1994. Bienes y Servicios. Método de prueba para la

determinación de cadmio, arsénico, plomo, estaño, cobre, fierro, zinc y mercurio

en alimentos, agua potable y agua purificada por espectrometría de absorción

atómica.

3. DEFINICIONES

3.1 Ablandamiento.- Proceso de remoción de los iones calcio y magnesio,

principales causantes de la dureza del agua.

3.2 Adsorción.- Remoción de iones y moléculas de una solución que

presentan afinidad a un medio sólido adecuado, de forma tal que son separadas

de la solución.

3.3 Agua para uso y consumo humano.- Aquella que no contiene

contaminantes objetables, ya sean químicos o agentes infecciosos y que no causa

efectos nocivos al ser humano. También se denomina como agua potable.

3.4 Características microbiológicas.- Son aquellas debidas a

microorganismos nocivos a la salud humana. Para efectos de control sanitario se

determina el contenido de indicadores generales de contaminación microbiológica,

específicamente organismos coliformes totales y Escherichia coli.

3.5 Características físicas y organolépticas.- Son aquellas que se detectan

sensorialmente. Para efectos de evaluación, el sabor y olor se ponderan por medio

de los sentidos y el color y la turbiedad se determinan por medio de métodos

analíticos de laboratorio.

3.6 Características químicas.- Son aquellas debidas a elementos o

compuestos químicos, que como resultado de investigación científica se ha

comprobado que pueden causar efectos nocivos a la salud humana.

3.7 Características radiactivas.- Son aquellas resultantes de la presencia de

elementos radiactivos.

ANEXOS

103

3.8 Coagulación química.- Adición de compuestos químicos al agua, para

alterar el estado físico de los sólidos disueltos, coloidales o suspendidos, a fin de

facilitar su remoción por precipitación o filtración.

3.9 Contingencia.- Situación de cambio imprevisto en las características del

agua por contaminación externa, que ponga en riesgo la salud humana.

3.10 Desinfección.- Destrucción de organismos patógenos por medio de la

aplicación de productos químicos o procesos físicos.

3.11 Destilación: Evaporación del agua por medio de calor para separar

sólidos disueltos no deseables, condensando finalmente el agua para su

aprovechamiento.

3.11 Filtración.- Remoción de partículas suspendidas en el agua,

haciéndola fluir a través de un medio filtrante de porosidad adecuada.

3.12 Floculación.- Aglomeración de partículas desestabilizadas en el

proceso de coagulación química, a través de medios mecánicos o hidráulicos.

3.13 Intercambio iónico.- Proceso de remoción de aniones o cationes

específicos disueltos en el agua, a través de su reemplazo por aniones o cationes

provenientes de un medio de intercambio, natural o sintético, con el que se pone

en contacto.

3.14 Límite permisible.- Concentración o contenido máximo o intervalo de

valores de un componente, que garantiza que el agua no causará efectos nocivos

a la salud del consumidor.

3.15 Neutralización.- Adición de substancias básicas o ácidas al agua para

obtener un pH neutro.

3.15.1 Estabilización.- Obtención de determinada concentración de sales y

pH del agua; para evitar la incrustación o corrosión de los materiales con que se

fabrican los elementos que la conducen o contienen.

3.16 Osmosis inversa.- Proceso esencialmente físico para remoción de

iones y moléculas di-sueltos en el agua, en el cual por medio de altas presiones se

ANEXOS

104

forza el paso de ella a través de una membrana semipermeable de porosidad

específica, reteniéndose en dicha membrana los iones y moléculas de mayor

tamaño.

3.17 Oxidación.- Introducción de oxígeno en la molécula de ciertos

compuestos para formar óxidos.

3.18 Potabilización.- Conjunto de operaciones y procesos, físicos y/o

químicos que se aplican al agua en los sistemas de abastecimiento públicos o

privados, a fin de hacerla apta para uso y consumo humano.

3.19 Sedimentación.- Proceso físico que consiste en la separación de las

partículas suspendidas en el agua, por efecto gravitacional.

3.20 Sistema de abastecimiento.- Conjunto intercomunicado o

interconectado de fuentes de abastecimiento, obras de captación, plantas

potabilizadoras, plantas y equipos de desinfección, tanques de almacenamiento y

regulación, cárcamos de bombeo, líneas de conducción y red de distribución.

4 LIMITES PERMISIBLES DE CALIDAD DEL AGUA

4.1 Límites permisibles de características microbiológicas.

El contenido de organismos resultante del examen de una muestra simple

de agua, debe ajustarse a lo establecido en la Tabla 1.

Bajo situaciones de emergencia, las autoridades competentes podrán

establecer los agentes biológicos nocivos a la salud que se deban investigar.

TABLA 1

CARACTERISTICA LÍMITE PERMISIBLE.

Organismos coliformes totales Ausencia

E. coli Ausencia

El agua abastecida por el sistema de distribución no debe contener E. coli

en ninguna muestra de 100 ml. Los organismos coliformes totales no deben ser

detectables en ninguna muestra de 100 ml; en sistemas de abastecimiento de

ANEXOS

105

localidades con una población mayor de 50 000 habitantes, estos organismos,

deberá estar ausentes en el 95% de las muestras tomadas durante cualquier

período de doce meses.

4.2 Límites permisibles de características físicas y organolépticas.

Las características físicas y organolépticas deberán ajustarse a lo

establecido en la Tabla 2.

TABLA 2


Color 20 unidades de color verdadero en la escala de platino-cobalto.

Olor y sabor Agradable (se aceptarán aquellos que sean tolerables para la mayoría de los consumidores, siempre que no sean resultado de condiciones objetables desde el punto de vista biológico o químico).

Turbiedad 5 unidades de turbiedad nefelométricas (UTN) o su equivalente en otro método.

4.3 Límites permisibles de características químicas.

El contenido de constituyentes químicos deberá ajustarse a lo establecido

en la Tabla 3. Los límites se expresan en mg/l, excepto cuando se indique otra

unidad.

TABLA 3


Aluminio

Arsénico

Bario

Cadmio

Cianuros (como CN-)

Cloro residual libre

Cloruros (como Cl-)

Cobre

0.20

0.01

0.70

0.005

0.07

0.2-1.00

250.00

2.00

ANEXOS

106

Cromo total

Dureza total (como CaCO3)

Fenoles o compuestos fenólicos

Fierro

Fluoruros (como F-)

Manganeso

Mercurio

Nitratos (como N)

Nitritos (como N)

Nitrógeno amoniacal (como N)

pH (potencial de hidrógeno) en unidades de pH

Plaguicidas en microgramos/l:

Aldrín y dieldrín separados o combinados)

Clordano (total de isómeros)

DDT (total de isómeros)

Gamma-HCH (lindano)

Hexaclorobenceno

Heptacloro y epóxido de heptacloro

Metoxicloro

2,4-D

Plomo

Sodio

Sólidos disueltos totales

sulfatos (como SO4=)

Substancias activas al azul del metileno (SAAM)

Trihalometanos totales

Zinc

0.05

500.00

0.001

0.30

1.50

0.15

0.001

10.00

0.05

0.50

6.5-8.5

0.03

0.20

5

1.00

2.00

1.00

0.03

20.00

30.00

0.01

200.00

1000.00

400.00

0.50

0.20

5.00

Los límites permisibles de metales se refieren a su concentración total en el

agua, la cual incluye los suspendidos y los disueltos.

4.4 Límites permisibles de características radiactivas.

ANEXOS

107

El contenido de constituyentes radiactivos deberá ajustarse a lo establecido

en la Tabla 4. Los límites se expresan en Bq/l (Becquerel por litro).

TABLA 4


Radiactividad alfa global 0.1

Radiactividad beta global 1.00

5 TRATAMIENTOS PARA LA POTABILIZACION DEL AGUA

La potabilización del agua proveniente de una fuente en particular, debe

fundamentarse en estudios de calidad y pruebas de tratabilidad a nivel de

laboratorio para asegurar su efectividad.

Se deben aplicar los tratamientos específicos siguientes a los que resulten

de las pruebas de tratabilidad, cuando los contaminantes biológicos, las

características físicas y los constituyentes químicos del agua enlistados a

continuación, excedan los límites permisibles establecidos en el apartado 4.

5.1 Contaminación biológica.

5.1.1 Bacterias, helmintos, protozoarios y virus.- Desinfección con cloro,

compuestos de cloro, yodo, ozono, luz ultravioleta o plata coloidal.

5.2 Características físicas y organolépticas.

5.2.1 Color, olor, sabor y turbiedad.- Oxidación-coagulación-floculación-

sedimentación-filtración; cualquiera o la combinación de ellos; adsorción en carbón

activado.

5.3 Constituyentes químicos.

5.3.1 Arsénico.- Coagulación-floculación-sedimentación-filtración;

cualquiera o la combinación de ellos, intercambio iónico u ósmosis inversa.

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

Coagulación-floculación-sedimentación- filtración; cualquiera o la combinación de

ellos; intercambio iónico u ósmosis inversa.

ANEXOS

108

5.3.3 Cloruros.- Intercambio iónico, ósmosis inversa o destilación.

5.3.4 Dureza.- Ablandamiento químico o intercambio iónico.

5.3.5 Fenoles o compuestos fenólicos.- Oxidación-coagulación-floculación-

sedimenta-ciónfiltración; cualquiera o la combinación de ellos; adsorción en carbón

activado u oxidación con ozono.

5.3.6 Fierro y/o manganeso.- Oxidación-filtración, intercambio iónico u

ósmosis inversa.

5.3.7 Fluoruros.- Intercambio iónico u ósmosis inversa.

5.3.8 Materia orgánica.- Oxidación-filtración o adsorción en carbón activado.

5.3.9 Mercurio.- Coagulación-floculación-sedimentación-filtración; adsorción

en carbón activado granular u ósmosis inversa cuando la fuente de abastecimiento

contenga hasta 10 microgramos/l. Adsorción en carbón activado en polvo cuando

la fuente de abastecimiento contenga más de 10 microgramos/l.

5.3.10 Nitratos y nitritos.- Intercambio iónico o coagulación-floculación-

sedimentación-filtración; cualquiera o la combinación de ellos.

5.3.11 Nitrógeno amoniacal.- Coagulación-floculación-sedimentación-

filtración, desgasificación o desorción en columna.

5.3.12 pH (potencial de hidrógeno).- Neutralización.

5.3.13 Plaguicidas.- Coagulación-floculación-sedimentación-filtración;

cualquiera o la combinación de ellos; adsorción en carbón activado granular.

5.3.14 Sodio.- Intercambio iónico.

5.3.15 Sólidos disueltos totales.- Coagulación-floculación-sedimentación-

filtración y/o intercambio iónico.

5.3.16 Sulfatos.- Intercambio iónico u ósmosis inversa.

5.3.17 Substancias activas al azul de metileno.- Adsorción en carbón

activado.

ANEXOS

109

5.3.18 Trihalometanos.- Oxidación con aireación u ozono y adsorción en

carbón activado granular.

5.3.19 Zinc.- Destilación o intercambio iónico.

5.4 En el caso de contingencia, resultado de la presencia de substancias

especificadas o no especificadas en el apartado 4, se deben coordinar con la

autoridad sanitaria competente, las autoridades locales, la Comisión Nacional del

Agua, los responsables del abastecimiento y los particulares, instituciones públicas

o empresas privadas involucrados en la contingencia, para determinar las

acciones que se deben realizar con relación al abastecimiento de agua a la

población.

6 METODOS DE PRUEBA

La selección de los métodos de prueba para la determinación de los

parámetros definidos en esta Norma, es responsabilidad de los organismos

operadores de los sistemas de abastecimiento de agua para uso y consumo

humano, los cuales serán aprobados por la autoridad competente. Deben

establecerse en un Programa de

Análisis de Calidad del Agua, y estar a disposición de la autoridad

competente, cuando ésta lo solicite, para su evaluación correspondiente.

7 BIBLIOGRAFÍA

7.1 "Desinfección del Agua". Oscar Cáceres López. Lima, Perú. Ministerio

de Salud. Organización

Panamericana de la Salud. Organización Mundial de la Salud. 1990.

7.2 "Guías para la Calidad del Agua Potable". Volumen 1.

Recomendaciones. Organización Panamericana de la Salud. Organización

Mundial de la Salud. 1985.

7.3 "Guías para la Calidad del Agua Potable". Volumen 2. Criterios relativos

a la salud y otra información de base. Organización Panamericana de la Salud.

1987.

ANEXOS

110

7.4 "Guía para la Redacción, Estructuración y Presentación de las Normas

Oficiales Mexicanas". Proyecto de Revisión. SECOFI. 1992.

7.5 "Guide to Selection of Water Treatment Processes". Carl L. Hamann Jr.,

P.E. J. Brock Mc. Ewen, P.E. Anthony G. Meyers, P.E.

7.6 "Ingeniería Ambiental". Revista No. 23. Año 7. 1994.

7.7 "Ingeniería Sanitaria Aplicada a la Salud Pública". Francisco Unda

Opazo. UTEHA 1969.

7.8 "Ingeniería Sanitaria y de Aguas Residuales". Purificación de Aguas y

Tratamiento y Remoción de Aguas Residuales. Gordon M. Fair, John C. Geyer,

Daniel a. Okun. Limusa Wiley. 1971.

7.9 "Instructivo para la Vigilancia y Certificación de la Calidad Sanitaria del

Agua para Con-sumo Humano". Comisión Interna de Salud Ambiental y

Ocupacional. Secretaría de Salud 1987.

7.10 "Integrated Design of Water Treatment Facilities". Susumi Kawamura.

John Willey and Sons, Inc. 1991.

7.11 "Manual de Normas de Calidad para Agua Potable". Secretaría de

Asentamientos Huma-nos y Obras Públicas. 1982.

7.12 "Manual de Normas Técnicas para el Proyecto de Plantas

Potabilizadoras". Secretaría de Asentamientos Humanos y Obras Públicas. 1979.

7.13 "Manual de Técnicas Analíticas del Laboratorio Nacional de Salud

Pública". Secretarií de Salud.

7.14 "Reglamento de la Ley General de Salud en Materia de Control

Sanitario de Actividades, Establecimientos, Productos y Servicios". Diario Oficial

de la Federación. 18 de enero de 1988.

7.15 "Revisión of the WHO Guidelines for Drinking-Water Quality". IPS.

International Programme on Chemical Safety. United Nations Environment

Programme. International Labour Organization. World Health Organization. 1991.

ANEXOS

111

7.16 "WHO Guidelines for Drinking-Water Quality". Volume 1.

Recommendations. World Health Orgaization. 1992.

7.17 "WHO Guidelines for Drinking-Water Quality". Volume 2. Health

Criteria and Other Sup-porting Information. Chapter 1: Microbiological Aspects.

United Nations Environment Programme. Internacional Labour Organization. World

Health Organization. 1992.

8 OBSERVANCIA DE LA NORMA

8.1 Esta Norma Oficial Mexicana es de observancia obligatoria en todo el

territorio nacional para los organismos operadores de los sistemas de

abastecimiento públicos y privados o cualquier persona física o moral que

distribuya agua para uso y consumo humano.

8.2 La vigilancia del cumplimiento de esta Norma Oficial Mexicana

corresponde a la Secretaría de Salud y a los gobiernos de las entidades

federativas en coordinación con la Comisión Nacional del Agua, en sus

respectivos ámbitos de competencia.

9 VIGENCIA

9.1 La presente Norma Oficial Mexicana entrará en vigor al día siguiente de

su publicación en el Diario Oficial de la Federación. Sufragio Efectivo. No

Reelección México, D.F., a 30 de noviembre de 1995.- El Director General de

Salud Ambiental, Gustavo Olaiz Fernández.- Rúbrica. Fecha de publicación: 22 de

noviembre de 2000

ANEXOS

112

ANEXO B

Tipos de portacartuchos simple disponibles:

Altura Tipo in/out

10" Senior Plus 3P AFO SX AS 3/4"

10" Senior Plus 3P BFO SX AS 1"

20" Master Plus 3P AFO SX AS 3/4"

20" Master Plus 3P BFO SX AS 1"

OBSERVACIONES

Se escogerá un portacartuchos de estas características por ser una unidad estándar, facilitando así su instalación.

ANEXOS

113

ANEXO C

OBSERVACIONES

Se escogerán cartuchos de estas características por ser una unidad estándar, facilitando así su instalación y su cambio en caso de cumplir su ciclo de operación.

ANEXOS

114

ANEXO D

Diseñado para conseguir una reducción eficaz de sabores y olores no

deseados como el del cloro. Especialmente concebido para permitir la entrada del

agua por un extremo y hacerla pasar por su interior de modo que permanezca en

contacto con el carbón durante el máximo tiempo posible, con lo que se asegura una

absorción máxima. Para minimizar la posibilidad de una derivación o desvío del agua,

incorpora una almohadilla de expansión interna.

Diámetros: 2 1/2" (diam. Std.) Y 4 1/2" (big-blue)

Largos: 10" y 20"

Modelo: CF-GAC-10

Descripción: 10” estándar, carbón activado granular (GAC)

OBSERVACIONES

Se escogerá un filtro de estas características por ser una unidad estándar, facilitando así su instalación y su cambio en caso de cumplir su ciclo de operación.

ANEXOS

115

ANEXO E

Características:

• Moldeados rotacionalmente en un pieza sin costuras. • Exterior en color azul claro. • Interior totalmente liso lo que evita que se adhiera suciedad a las

paredes. • Práctica tapa roscada de 55 cm. de diámetro. • Indicador de líquidos visible. • Temperatura máxima de almacenamiento 63 grados centígrados. • Perforación de 19mm en el cuello para instalación del tubo alimentador. • Conexión roscada de 1 1/2 pulgadas para línea de salida ubicada en la

parte superior.

CISTERNA OBSERVACIONES

Las cisternas ROTOMEX están fabricadas con resina de polietileno de la más alta calidad aprobado por la FDA (Food and Drug Administration) adecuado para el manejo de alimentos y almacenamiento de agua por no producir olor ni sabor.

ANEXOS

116

ANEXO F

Descripción

Voluta y base en hierro gris. Impulsor de bronce, sistema antibloqueo. Eje en acero inoxidable. Cierre mecánico en carbón / cerámica. Rotor montado sobre bolas pre lubricada.

Aplicaciones y Utilidades

La electrobomba KF 3 es ideal para sistemas domésticos de abastecimiento de agua, jardinería, llenado y vaciado de cisternas, fluidos limpios y químicamente no agresivos y otros usos. Puede ser acoplada a pequeños sistemas hidroneumáticos. Otras aplicaciones.

Especificaciones Técnicas Motor eléctrico IP 44, 60Hz.

Temperatura máxima del líquido 70°C.

Potencia: 3/4 HP.

Voltaje: 115volts.

RPM: 3500.

Diámetro de Succión x Descarga: 1" x 1".

Tabla de Rendimiento

MODELO HP

CAUDAL EN LITROS POR MINUTO PARA UNA PRESION DE DESCARGA DE (N) MTS

PRESION DE CIERRE

15 20 25 30 35 40 45 50 M

KF 3 3/4 57 52 47 40 33 24 16 8 55

BOMBA OBSERVACIONES

Se escogerá una bomba de estas características ya que tiene la fuerza necesaria para bombear con una presión adecuada para pasar por los filtros

ANEXOS

117

ANEXO G.

TINACO OBSERVACIONES

Este tinaco lo utilizaremos por que sus características de materiales son optimas para el almacenamiento de agua limpia, además se tiene este tipo de material en cisternas que También utilizaremos.

ANEXOS

118

ANEXO H.

• No se pega como los flotadores, detecta la presencia de agua por medio de sensores.

• Hace la función de dos flotadores, en uno. • El usuario puede regular el ciclo de trabajo de la bomba. • Puede manejar directamente una bomba de hasta 1 HP. • Puede manejar bombas mayores al añadir un arrancador externo (no

incluido). • Electronivel para alimentación de 110VAC o 220VAC.

ELECTRONIVEL OBSERVACIONES

Los sensores se componen de un electrodo (tornillos y tuercas incluidos), atado a la punta descubierta de un cable. Los cables se sujetan a la entrada de T-01 y C-01, y los electrodos se dejan suspendidos en el agua, a distintos niveles. Dependiendo de la cantidad de agua en el tinaco y aljibe, el Electronivel HIDROSILIC manda la señal al PLC y este acciona la bomba para mantener lleno el tinaco.

ANEXOS

119

ANEXO I.

VALVULA DE CONTROL 2 VIAS

OBSERVACIONES

Esta válvula de dos vías es adecuada para nuestro proceso por que es tipo todo o nada, solo se procedería a escoger su actuador de un catalogo del mismo Fabricante.

ANEXOS

120

ANEXO J.

Modelo de válvula V5078B

Tipo de válvula 3-vías mezcl.

Fluido agua

Materiales cuerpo de bronce RG5, partes internas de acero inoxidable

Acción de abrir vástago baja

Presión de cierre con actuador de 180N

1000 kPa

Carrera 6.5 mm

Rango temperaturas 2 ... 120 oC

Presión estática PN16

Tipo de conexión rosca interna ISO228

Característica igual porcentaje

Clase de protección IP43/IP42

Indicación de posición mediante indicador rojo

Contacto auxiliar SPDT; capacidad 1 A inductivo, 5 A resistivos

Señal control 3-pt

Carrera 6.5 mm

Recorrido actuador 150 s

Long. Cable 1.5 m

VÁLVULA DE 3 VIAS Y ACTUADOR

OBSERVACIONES

Brinda confiabilidad al usuario para abrir o cerrar de manera rápida. Fácil de instalar. Alta durabilidad.

ANEXOS

121

ANEXO K

Cuerpo en Polysulfune Resorte en Acero Inoxidable Exactitud: +/- 5%

Rango

3 a 18 GPM / 15 a 65 LPM

Conexión

1" NPT macho

Temperatura

121°C

Presión

325 psi

FLUJOMETRO

OBSERVACIONES

Este flujometro se instala directamente en tubería de forma horizontal o vertical marcando de forma analógica.

ANEXOS

122

ANEXO L.

Manómetro 0-100 PSI Carátula 2"

• Manómetro seco rango de 0-100 psi. • carátula 2" • conexión inferior de 1/4" NPTM • ideal para hidroneumático.

MANÓMETRO

OBSERVACIONES

Se instalara en la tubería después de la bomba, solo es para monitorear que la presión de la bomba se mantenga dentro de su operación normal.

ANEXOS

123

ANEXO M.

LÁMPARAS DE SEÑALIZACIÓN OBSERVACIONES

Se escogerán lámparas cónicas de color rojo y verde que señalizan arranque y paro.

ANEXOS

124

ANEXO N.

BOTONERAS

OBSERVACIONES

Se escogerá botones pulsadores de seta con indicación de apagar y prender con colores verde y rojo, con retorno.

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