MODELO MATEMÁTICO PARA LA SIMULACIÓN DE TRANSPORTE SUBTERRÁNEO DE CONTAMINANTES Y SU APLICACIÓN A LAS FUENTES DE AGUA DE LA CIUDAD DE ORURO

  INTRODUCCIÓN

¿Cuánto afectan las actividades humanas al medio subterráneo?. Diariamente se vierten cientos de toneladas de pesticidas, residuos líquidos industriales y urbanos (lixiviados de residuos sólidos o drenaje de alcantarilla), etc. directamente sobre la superficie de nuestros suelos, de modo que en poco tiempo se incorporan a la zona saturada del mismo; aún las descargas a la atmósfera y a los cuerpos de agua superficiales siempre tienen como uno de sus destinos finales este sector de la corteza. La normativa disponible a nivel internacional ha registrado durante los últimos 30 años importantes avances en cuanto a las EIAs sobre agua subterránea y suelos, pero su punto flaco sigue siendo la estimación de impactos futuros, que es crítico respecto a la implementación de medidas de mitigación..

Este trabajo presenta una propuesta conceptual realizada justamente para estimación a futuro de frentes contaminantes subterráneos, mediante la unión y extensión tridimensional de dos modelos ampliamente estudiados en las pasadas décadas: elementos finitos y particle tracking; de manera adicional, se ha realizado su particularización al caso de la Ciudad de Oruro, cuya dependencia de las fuentes de agua subterránea para aprovisionamiento regular es prácticamente total.

OBJETIVO

El principal objetivo del presente estudio ha sido desarrollar el marco conceptual de un modelo matemático aplicable a la simulación (en mediano y largo plazo) del transporte no reactivo de contaminantes dentro del medio subterráneo, que pueda ser empleado como herramienta en Estudios de Evaluación de Impacto Ambiental en Bolivia. Fuera de ello, resultó vital el desarrollo de un código de computadora capaz de realizar los cálculos necesarios en la resolución del modelo, y estimar los parámetros de entrada correspondientes a la zona de estudio (Ciudad de Oruro y municipios circundantes) para la simulación en ésta.

HIPÓTESIS

En concreto, este trabajo trata de dar respuesta a las siguientes cuestionantes: ¿Cuánto afecta a la calidad del agua subterránea determinada descarga de contaminantes, para cierta frontera de tiempo?¿Hasta dónde llega el frente contaminante?.

Bibliografia básica

Hidráulica de Canales Abiertos Ven Te Chow Hidráulica de Canales Abiertos Richard H. French Hidráulica de Canales Máximo Villón Hidráhulica del Flujo en Canales Abiertos Hubert Chanson Hidráhulica Samuel Trueba Coronel

Hidraulica II

El objetivo de la asignatura es el estudio del flujo a superficie libre o flujo por gravedad y sus aplicaciones en obras hidráulicas y de saneamiento básico. Asimismo los diferentes tipos de flujo que se presentan en el estudio de canales.

OTRAS FORMAS DE DESINFECCION

Ozonización.

Constituye un proceso alternativo de desinfección, su uso debe considerar los costos de instalación, operación y mantenimiento, la necesidad de un suministro continuo de energía e importación de equipos y repuestos, así como los trabajos de reparación necesarios.

Rayos ultravioleta.

La esterilización se logra por medio de rayos ultravioleta producidas por lamparas de vapor de mercurio a muy baja presión.

Constituye otra alternativa de desinfección, especialmente cundo el contenido de materia orgánica y la turbiedad del agua cruda son muy elevados. El método no tiene acción residual y presión de equipo especial.

El agua que se a de esterilizar debe circular para las proximidades de la fuente de rayos ultravioleta, en una corriente del menor espesor posible. Para asegurar la desinfección, el agua completamente clara, esto se debe encontrarse libre de sustancias que absorben la luz, por ejemplo, los compuestos fenólicos y aromáticos de otro tipo y de materia suspendida que interponga una sombra a los organismos contra la luz.

Yodo.

Constituye una alternativa para el tratamiento de áreas rurales y cuando su concentración no origina sabores.

Cloro - amonio.

Debe aplicarse en una proporción de 3 a 1 (cloro/amonio), cuando el abastecimiento contiene fenoles y aceites. El método presenta presión residual.

Fluoración.

La fluoruración es el proceso de introducir flúor en el agua de abastecimiento publico. Es una medida eficaz, inofensiva, practica y en muchos casos económica para proteger la salud dental sobre todo en la niñez.

Antes de adoptar el proceso de fluoruración deberán efectuarse los análisis físico químicos correspondientes.

La conveniencia o no de su aplicación en el proceso de tratamiento de agua potable, dependerá del resultado de una análisis económica.

Cloración

Debido a su facilidad de obtención y adquisición, pero especialmente por su acción residual, es recomendable efectuar la desinfección mediante la cloración.

Se recomienda utilizar uno de los siguientes medios: cloro gas (sólo para el caso de grandes ciudades), soluciones de hipoclorito de sodio (Na(O Cl) o de hipoclorito de calcio Ca(O Cl)₂, estos últimos aconsejables tanto para el área rural como para ciudades medianas.

El gas cloro podrá ser aplicado por vía seca o vía húmeda. Cuando sea por vía húmeda, para obtener una buena solución será necesario disponer de una fuente de agua a presión ( 20 a 30 m.c.a. ).

Cuando se utilice cloro gas, el área de ocupación de los botellones debe ser bien ventilado, por ser aquella una sustancia irritante.

En caso de adoptarse hipocloradores, deberá analizarse ya sea el uso de hipocloradores de carga variable o de carga constante.

Si se hace una de la hipocloración, deberá preverse uno o dos recipientes de preparación y un dosificador de gravedad.

La cantidad de cloro libre a aplicarse al agua deberá ser determinarse mediante el método del punto de quiebre (break point) con un residual de 0.2 mg/L a 0.5 mg/L.

Cuando no es posible esta determinación debe aplicarse la cloración de 1.0 mg/L como mínimo.

Puede aplicarse la supercloración cuando el agua tiene un contenido de fenoles o materia orgánica, que dan un gusto desagradable al agua.

Para la precloración la cantidad de cloro deberá determinarse en laboratorio.

DATOS SOBRE SUSTANCIAS DESINFECTANTES

Producto %	Concentración gr/m3	Dosificación usual %	Cloro Disponible	Medidores de la sustancia	Tuberías	Materiales Tanques y dosificadores
Cloro liquido	1 – 3	1 – 3 break point 5 – 10	99	Cloradores de solución o alimentación directa	Plástico goma, cobre
Hipoclorito de sodio sodio	1 – 14	1 – 3	10 - 30	Dosificadores de solución con fina	Goma, plástico	Plástico. Concreto o fibro cemento revestido, acero inoxidable, madera
Hipoclorito de calcio calcio	1 – 2.5	1 – 3	70,72	Dosificadores de solución con 2 finas 1 para decartar	Plástico, goma	Goma, madera, concreto o fibrocemento revestido plástico
Sulfato de amonio	1 – 2.5	1 – 3		Dosificadores en seco o en solución	Goma, plástico acero inoxidable	Plomo, plástico concreto revestido acero, fierro fundido
Cloruro de amonio	1 – 2.5	1 – 3	25 - 35	Dosificadores de solución con fina	Goma, plástico hierro fundido	Concreto revestido madera, plástica
Cloruro de Cal	1 – 2.5	1 – 3	23 - 35	Dosificadores de solución con fina	Goma, plástico hierro fundido	Concreto, revestido madera, plástica

En estos casos el punto de aplicación debe situarse donde la mezcla con el agua sea lo más ápido posible.

La demanda de cloro, o del agente de desinfección utilizado, será determinado para cada calidad de agua debiendo cumplir lo indicado.

El equipo debe satisfacer la demanda máxima con un margen de seguridad.

El punto en el que se efectúa la cloración, debe ser aquel en el cual la solución de mezcla completamente con el agua y permita un tiempo de contacto de por lo menos 20 min.

FORMAS DE DESINFECCIÓN DEL AGUA

La desinfección es un proceso que permite la destrucción de los microorganismos patógenos que producen contaminación que se traduce en enfermedades y riesgos de salud.

Por lo anterior el anterior el agente empleado será más efectivo, si mantiene una concentración residual.

Existen varios agentes desinfectantes, como ser: rayos ultravioleta, ozono, yodo, cloro, hipocloritos, cloroamonio, etc. Debiendo darse preferencia a aquel agente de fácil adquisición, manipulación y almacenamiento, y adecuado al medio donde será utilizando, sean en área urbanas ó rurales.

Deberá estudiarse también la posibilidad de producción de desinfectantes en la propia planta, por ejm. Mediante las electrólisis de salmuera. Este método altamente aconsejable para el caso de pequeñas comunidades, muy alejadas de los centros urbanos.

CAPACIDAD DE LA PLANTA

Caudal.

La capacidad de la planta deberá diseñarse en base al consumo máximo diario. Cuando la planta no trabaja 24 horas al día se tendrá en cuenta el tiempo de operación y la curva probable del consumo para la desinfección de su capacidad.

La capacidad de la planta se determinara incrementando al caudal hasta un 5% para compensar el gasto ocasionado por el consumo y perdida dentro de la planta.

Etapas de construcción.

En función del diseño del sistema de abastecimiento, y del financiamiento disponible se podrá considerar o no diferentes etapas de construcción.

Pretratamiento.

El pretratamiento se refiere a procesos preparatorios, tales como: rejillas retenedoras de material grueso, desarenadores, presedimentadores y prefiltros, que tienen como objetivo remover la materia orgánica e inorgánica de mayor tamaño antes de que el agua llegue a las unidades de tratamiento propiamente dicho.