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2014
INGENIERIA AGRICOLA
19/02/2014
CALIDAD DEL AGUA
HIDROLOGIA
CALIDAD DEL AGUA
CALIDAD DEL AGUA
INGENIERIA AGRICOLA
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA
TITULO: CALIDAD DEL AGUA
CURSO: HIDROLOGIA
DOCENTE: ING. PAVEL ARTEAGA CARO
INTEGRANTES:
HORNA VELASQUEZ PAMELA.
MARIN MENDEZGRECIA.
VARGAS RODRIGUEZ DAWER.
CICLO: VIII
TRUJILLO – PERU
2014
CALIDAD DEL AGUA
CALIDAD DEL AGUA
INGENIERIA AGRICOLA
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CALIDAD DEL AGUA
I. INTRODUCCIÓN
El presente informe tiene por objeto de estudio de la calidad del agua en los diferentes usos
relacionados a las áreas de aplicación de la ingeniería agrícola.
Conociendo las actividades económicas relacionadas al desarrollo de la calidad de vida en
nuestro país es muy importante el conocer acerca del aprovechamiento del recurso hídrico.
Muchas veces para darle las características apropiadas para su aprovechamiento es
necesario realizar acondicionamientos en cuanto a sus propiedades químicas o físicas.
En el caso del agua potable se debe acondicionar a los estándares adecuados en cuanto a
salubridad para que pueda ser consumida, dicho proceso denominado potabilización del
agua es un conjunto de procedimientos técnicos que requiere de la aplicación de tecnología
ingenieril de cierta complejidad así como para el tratamiento de las aguas residuales propias
de los desechos de las ciudades.
En cuanto a la calidad del agua de riego para los cultivos se debe prever las propiedades
que permiten una mayor producción en cuanto a los requerimientos del cultivo y el tipo del
suelo.
En el Perú hoy en día la autoridad nacional del agua se encarga del monitoreo de la calidad
de agua en las cuencas para su conservación y protección frente a la problemática
medioambiental que atañe el uso del agua para usos agrícola e industrial.
El tema de la calidad del agua es de vital importancia tanto desde el punto de vista agrícola
para las irrigaciones como para el consumo humano, dicho elemento es indispensable para
el desarrollo de toda forma de vida.
Se pretende abordar los aspectos más relevantes en cuantas aplicaciones en el campo de la
ingeniería agrícola y su influencia dentro del desarrollo de proyectos en busca de la mejora
de la calidad de vida.
CALIDAD DEL AGUA
CALIDAD DEL AGUA
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1.1.OBJETIVOS:
 Conocer los conceptos fundamentales relacionados a la calidad del agua.
 Reconocer la importancia de la calidad dela agua de acuerdo al uso que se le
da y en relación a la actividad agrícola.
 Conocer los parámetros e indicadores que permiten determinar y clasificar la
calidad del agua.
 Conocer los procesos en la potabilización de la calidad del agua.
 Conocer nuevas tecnologías en la mejora de la calidad de agua y el uso de
aguas residuales.
II. DESARROLLO DEL TEMA:
1. AGUA:
Sustancia líquida formada por la combinación de dos volúmenes de hidrógeno y un
volumen de oxígeno, que constituye el componente más abundante en la superficie
terrestre (Marín et al., 2002).
1.1.Propiedades (Marín et al., 2002):
 Físicas
 El agua es un líquido inodoro e insípido.
 Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas.
 A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del agua
pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC, cristaliza en el sistema
hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o
compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que
la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el
agua líquida.
 El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 4º C, que es de 1g
mL-1.
 Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido,
siendo su calor específico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua
puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar
apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las
grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y
enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores latentes de vaporización y de
CALIDAD DEL AGUA
CALIDAD DEL AGUA
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fusión (540 y 80 cal g-1, respectivamente) son también excepcionalmente
elevados.
 Químicas
 El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más
abundante y el de mayor significación para nuestra vida. Su excepcional
importancia, desde el punto de vista químico, reside en que casi la totalidad de
los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos
vivos, sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los
que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre
sustancias disueltas en agua, esto es en disolución.
 Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas
las sustancias son de alguna manera solubles en ella.
 No posee propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas sales para formar
hidratos, reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como
catalizador en muchas reacciones químicas (Marín et al., 2002).
 Características de la molécula de agua
 La molécula de agua libre y aislada, formada por un átomo de Oxigeno unido
a otros dos átomos de Hidrogeno es triangular. El ángulo de los dos enlaces
(H-O-H) es de 104.5º y la distancia de enlace O-H es de 0.96 A. Puede
considerarse que el enlace en la molécula es covalente, con una cierta
participación del enlace iónico debido a la diferencia de electronegatividad
entre los átomos que la forman (Marín etal., 2002).
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2. CALIDAD DEL AGUA PARA RIEGO E IMPORTANCIA DE SU
ESTUDIO
La calidad del agua y su disponibilidad es un tema muy importante desde el punto
de vista económico, ecológico y político, ya que de la calidad depende el uso que
le dé la humanidad (Langlais y Ryckenwaert, 2008).
La calidad del agua para irrigación está determinada por la cantidad y tipo de
sales que la constituyen.
El agua de riego puede crear o corregir suelos salinos o alcalinos. La
concentración de sales en el agua de riego reduce el agua disponible para los
cultivos, es decir la planta debe ejercer mayor esfuerzo para poder absorber el
agua; puede llegar incluso a sufrir estrés fisiológico por deshidratación, afectando
esto su crecimiento (Moya, 2009).
Dependiendo de la clase de las sales disueltas, éstas alteran y modifican el
desarrollo de la estructura del suelo, lo cual reduce su infiltración (Moya, 2009).
El análisis del agua para riego se utiliza básicamente con dos propósitos: el
primero es determinar la calidad de ésta para su empleo en irrigación así como la
tolerancia de los cultivos; el segundo es establecer el grado de calidad para
fertirrigación (Marín et al., 2002)
Para evaluar su aptitud con fines de riego, se debe en primer lugar hacer un
muestreo representativo y luego, en laboratorio, determinar entre otros los
siguientes parámetros: Conductividad eléctrica, pH, cantidad de sales totales
disueltas; niveles de calcio, magnesio, sodio, potasio, nitratos, carbonatos,
bicarbonatos, cloruros, boro y la Relación de Sodio Adsorbido (R.A.S.) (Marín et
al., 2002), salinidad efectiva (SE),salinidad potencial (SP), carbonatos de sodio
residual (CSR) y porciento de sodio posible (Palacios y Aceves, 1970)
El término “calidad del agua para riego agrícola” se utiliza para indicar la
conveniencia o limitación del empleo de agua, con fines de riego de cultivos
agrícolas, para cuya determinación generalmente se toman como base las
características químicas, pero actualmente al emplear riego por goteo/micro
aspersión o aspersión es relevante considerar las características físicas y
biológicas; así como la tolerancia de los cultivos a las sales, las propiedades del
suelo, las condiciones de manejo del suelo y agua y las climatológicas (Cánovas,
1986).
CALIDAD DEL AGUA
CALIDAD DEL AGUA
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 Salinidad
Ésta se evalúa mediante los índices de conductividad eléctrica, salinidad efectiva y
salinidad potencial (Velarde, 2008; Porta, 2010).
Cuando se mide la cantidad de sales en el agua, las unidades utilizadas pueden ser
mili equivalentes por litro (me L-1) o partes por millón (ppm) (Velarde, 2008; Porta,
2010).
 Sodicidad
Este parámetro mide el efecto probable del sodio sobre las propiedades físicas del
suelo (Connors y Loomis, 2002; Porta, 2010).
Cuando el sodio se encuentra presente en alta concentración en el agua de riego, el
calcio y el magnesio se precipitan en la solución del suelo por la acción de carbonatos
y bicarbonatos, entonces el sodio se acumula y sustituye al calcio y magnesio en el
intercambio de cationes dado lugar a un desequilibrio eléctrico de las partícula
coloidales del suelo, debido al predominio de cargas negativas, las partículas se
repelen, el suelo se deflocula y pierde estructura, con lo que existe menos entrada de
oxígeno al suelo, disminuye la permeabilidad, se fomenta la compactación y
encostramiento, con lo que en última instancia se efectúa el desarrollo normal de los
cultivos (Connors y Loomis, 2002, Porta, 2010).
La relación de absorción de sodio (SAR) es un parámetro que refleja la posible
influencia del ion sodio sobre las propiedades del suelo, ya que tiene efectos
dispersantes sobre los coloides del suelo y afecta a la permeabilidad. Sus efectos no
dependen sólo de la concentración en sodio sino también del resto de cationes. Se
basa en una fórmula empírica que relaciona los contenidos de sodio, calcio y
magnesio y que expresa el porcentaje de sodio de cambio en el suelo en situación de
equilibrio (este índice denota la proporción relativa en que se encuentra el sodio
respecto al calcio y magnesio, cationes divalentes que compiten con el sodio por los
lugares de intercambio del suelo).
Relación de adsorción del sodio
(RAS):
CALIDAD DEL AGUA
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 Efecto de toxicidad
Los problemas de toxicidad en las plantas, cuando un ion absorbido se acumula en las
hojas, por efecto de transpiración, hasta el grado que daña la planta (Moya, 2009).
El nivel de daño depende del tiempo, la concentración y la sensibilidad del cultivo y
el consumo de agua. Los iones del agua de riego pueden causar daño en forma
individual o combinada son: cloro (Cl), sodio (Na) y boro (B) (Alpi y Tognoni,
2000).
La reducción del crecimiento de los cultivos por la salinidad es causada por el
potencial osmótico (PO) ya que reduce la capacidad de las raíces de las plantas a
extraer agua del suelo. La disponibilidad del agua en el suelo está relacionada a la
suma del potencial mátrico y potencial osmótico (Alpi y Tognoni, 2000).
El daño por sales vía foliar puede ocurrir en el riego por aspersión, éste daño depende
de la salinidad del agua, sensibilidad del cultivo, frecuencia de aspersión y de factores
medioambientales (temperatura, humedad relativa, luz, etc.) (Alpi y Tognoni, 2000).
 Conductividad eléctrica (CE)
Este parámetro se mide con un conductímetro y registra la presencia de sólidos
disueltos.
El agua pura no conduce la corriente eléctrica. Mientras mayores contenidos de
sólidos más alto es su valor, y se expresa en µS cm-1 o mS cm-1 o dS m-1 o µmhos
cm-1 o mmhos cm-1 a 25º C (Farham et al., 1979).
De la CE se puede derivar el conocimiento de la cantidad de sólidos totales disueltos
(STD) en ppm, el contenido de sales en mL-1 y la presión osmótica en atmósferas
(Marín et al., 2002).
STD (ppm) = (0.64) CE x 106
100<CE x 106 <5000
SALES (me L-1) = (10) CE x103
0.1<CE x103 <5.0
P.O. (atm) = (0.36) CE x 103
3<CE x 103 <36
SAR= Na/ ( ( Ca+Mg)/2 ) ½
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CALIDAD DEL AGUA
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 Importancia de su estudio:
El agua es el insumo que más usamos en agricultura. Más que los fertilizantes, o
las semillas, o los pesticidas, etc.
¿Por qué es importante la calidad del agua?
• Riego y fertirriego
• Aplicación de pesticidas
• Procesos post-cosecha
• Contaminación ambiental
Riego y fertirriego:
o Afecta las características del suelo
o Acumulación de sales (C.S, RAS)
o Estructura (sodio, RAS)
 Cambio en el pH del suelo que afecta el balance y disponibilidad de nutrientes
(alcalinidad).
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 Influye en la vida útil de los equipos:
 Taponamiento de goteros
 Formación de sarro
 Influye en la eficiencia de la fertilización
 Distribución irregular de la dosis
 Considerar efecto en los fertilizantes a aplicar
 Aplicación de pesticidas
 pH del agua.
 Normalmente recomiendan entre 4 y 6.
 pH ácido conserva, pH alcalino destruye.
 Procesos post-cosecha
 Inocuidad de los alimentos.
 Enfermedades a los humanos.
 Rechazo de la producción.
 Contaminación ambiental
 Arrastre de fertilizantes y pesticidas.
 Ingreso de contaminantes generados aguas arriba.
 Descarga de contaminantes aguas abajo.
 Contaminación del manto freático.
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¿Cuándo analizar el agua?
 Antes de establecer nuevas fuentes de agua
 Antes de establecer un sistema de riego
 Época seca y época de lluvias
 Monitoreo de programas de fertirriego
 Aplicación de pesticidas
 Según programas preestablecidos para inocuidad
 Cuando se detectan anomalías
3. CARACTERÍSTICAS DE SUELOS SALINOS, SALINOS-SÓDICOS Y
SÓDICOS
 Suelos salinos
La salinidad de los suelos se manifiesta por la presencia de sales solubles en la
solución del mismo, estas sales aumentan la presión osmótica de la solución del
suelo, restringiendo la posibilidad de succión del agua por las plantas, pudiendo
impedir el abastecimiento de la misma (Porta, 2010).
 Suelos salinos-sódicos
Suelos salino-sódicos: el exceso de sales en general y del ion sodio en particular,
ocasionan la llamada "sequía fisiológica" al imposibilitar la absorción de agua debido
a la elevada presión osmótica de la solución del suelo (Porta, 2010).
 Suelos sódicos
Si el contenido de sodio es elevado con respecto a los otros cationes de complejo de
intercambio del suelo (alto P.S.I.), puede producirse un efecto de dispersión de las
partículas arcillosas y de la Materia Orgánica, con la correspondiente pérdida de
estructura del mismo e impermeabilización, se deterioran las condiciones físicas del
suelo, ya que estas partículas son arrastradas a pocos centímetros de profundidad,
acumulándose y formando una capa pesada u horizonte de acumulación, de estructura
prismática o columnar, poco permeable (Porta, 2010).
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CALIDAD DEL AGUA
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El límite crítico de contenido de sodio es del porcentaje de sodio de intercambio (PSI)
igual o mayor a quince, o de 2.5 me 100g-1 de suelo. Como se muestra en el cuadro:
Si el contenido de sodio es elevado deteriora las condiciones físicas del suelo, ya que
estas partículas son arrastradas a pocos centímetros de profundidad, acumulándose y
formando una capa pesada u horizonte de acumulación, de estructura prismática o
columnar, poco permeable (Porta, 2010).
Relación de Adsorción de Sodio (Suárez)
▪ Porcentaje de sodio intercambiable (PSI) en equilibrio con el agua:
PSI = Na (meq/l) 100 / Suma de cationes (Na+, Ca+2, Mg+2, K+) (meq/l)
Na+ = meq/l = mg/l x 0.0434
Ca+2 = meq/l = mg/l x 0.0499
Mg+2 = meq/l = mg/l x 0.0822
K+ = meq/l = mg/l x 0.0321
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4. TOLERANCIA SALINA DE ALGUNOS CULTIVOS
La productividad de un cultivo puede venir afectada por la concentración de sales en
el agua utilizada para regar, que a su vez dependerá del tipo de cultivo, el tipo de
suelo y condiciones ambientales (Thompson y Troeh, 2004).
Los signos más comunes de que la planta ha sufrido daños debido a un alto contenido
en sales es reducción de la masa productiva y del tamaño de la misma y así como de
su desarrollo.
Los diferentes cultivos tienen distintos niveles de tolerancia a la salinidad, a partir de
los cuales se producen pérdidas en la productividad para dicho cultivo en el cuadro 2
se muestra la tolerancia de algunos cultivos a las sales.
Tolerancia a la salinidad de algunos cultivos comunes.
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Tolerancia a la salinidad de los cultivos horticolas
Tolerancia a la salinidad de los cultivos forrajeros
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Tolerancia a la salinidad de los cultivos frutales
5. CLASIFICACIÓN DEL AGUA DE RIEGO
El tipo de agua que se utilice como agua de riego tiene dos efectos importantes, a
corto plazo influye en la producción y calidad del cultivo; a largo plazo ciertas aguas
pueden perjudicar el suelo hasta hacerlo totalmente inservible para la agricultura.
Sea cual sea el origen del agua debe de cumplir la calidad que se exige y únicamente
en ciertas situaciones o para ciertas producciones pueden variarse los márgenes
establecidos, siempre que no afecte las propiedades del suelo (Marín et al., 2002).
Para determinar la necesidad de tratamiento y la correcta tecnología de tratamiento,
los contaminantes específicos en el agua deben ser identificados y ser medidos. Los
contaminantes del agua se pueden dividir en dos grupos: contaminantes disueltos y
sólidos suspendidos. Los sólidos suspendidos, tales como limo, arena y virus, son
generalmente responsables de impurezas visibles. La materia suspendida consiste en
partículas muy pequeñas, que no se pueden quitar por medio de deposición. Pueden
ser identificadas con la descripción de características visibles del agua, incluyendo
turbidez y claridad, gusto, color y olor del agua (Marín et al., 2002; Moya, 2009).
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La materia suspendida en el agua absorbe la luz, haciendo que el agua tenga un
aspecto nublado. Esto se llama turbidez, la cual se puede medir con varias diversas
técnicas, esto demuestra la resistencia a la transmisión de la luz en el agua (Usón et
al., 2010)
El color puede sugerir que las impurezas orgánicas estén presentes. En algunos casos
el color del agua puede ser causado incluso por los iones de metales. El color es
medido por la comparación de diversas muestras visualmente o con un espectrómetro.
Éste es un dispositivo que mide la transmisión de luz en una sustancia, para calcular
concentraciones de ciertos contaminantes. Cuando el agua tiene un color inusual esto
generalmente no significa una preocupación para la salud (Usón et al., 2010)
La detección del olor puede ser útil, porque éste puede sugerir incluso niveles bajos
de contaminantes. Sin embargo, en la mayoría de los países la detección de
contaminantes con olor está limitada a terminantes regulaciones, pues puede ser un
peligro para la salud cuando algunos contaminantes peligrosos están presentes en una
muestra (Usón et al., 2010).
6. EFECTO DE LA CALIDAD DEL AGUA SOBRE ALGUNAS
PROPIEDADES DEL SUELO
 Propiedades físicas
El poder dispersante del sodio de las aguas bicarbonatadas sódicas sobre la materia
orgánica (MO) y las arcillas, causa un colapso en los macro y micro poros
reduciendo el movimiento de gases y agua. Estos problemas asociados con la
inestabilidad estructural producen erosión, dificultad de la preparación de la cama
de siembra y pobre establecimiento de plantas. Los poros reducen su tamaño como
resultado de la expansión y dispersión de las arcillas, resultando en una pérdida
general de la porosidad del suelo, y dando lugar a cambios en la permeabilidad del
mismo (afectando la dinámica del agua). En efecto, uno de los principales impactos
del sodio en el suelo es la reducción de la conductividad hidráulica bajo condiciones
de flujo saturado, ejerciendo menos influencia bajo condiciones de flujo no
saturado.
La compactación y fractura de los suelos acentúan los efectos adversos del sodio
(Porta, 2010).
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 Propiedades químicas
Si bien las aguas bicarbonatadas sódicas producen modificaciones en las propiedades
químicas del suelo, tales como: acidez (pH), aumento de conductividad eléctrica
(CE), porcentaje sodio intercambiable (PSI) y porcentaje de saturación con bases
(PSB); estas no llegan al punto de afectar el normal desarrollo del cultivo, y no son
cambios atribuibles al sodio, sino a aguas con altos contenidos de sales en general
(Porta, 2010).
No hay un límite preciso en los valores de sodio de los suelos a partir del cual
comienzan a deteriorarse sus condiciones físicas. El Departamento de Agricultura de
los Estados Unidos (USDA, 1976) tomó 14% de PSI como valor para definir
horizonte nátrico. Sin embargo, son numerosos los casos donde se observan los
efectos negativos de este catión con valores muy inferiores a los mencionados (Porta,
2010).
 Clases de agua para riego:
 CLASE C1:
Agua de baja salinidad, puede usarse para la mayor parte de los cultivos, en
casi todos los suelos. Con las prácticas habituales de riego, la salinidad del suelo
tiende a niveles muy bajos salvo en suelos muy poco permeables, con los cuales
se requerirá intercalar riegos de lavado.
 CLASE C2:
Agua de salinidad moderada, puede usarse en casi todos los cultivos con suelos
de buena permeabilidad. En caso de permeabilidad deficiente del suelo, es
necesario elegir el cultivo, evitando aquellos muy sensibles a las sales. Se
requiere riegos de lavado ocasionales.
 CLASE C3:
Agua de salinidad media, debe usarse en suelos de permeabilidad moderada a
buena, y aun así, efectuar riegos de lavado para evitar que se acumulen las sales
en cantidades nocivas para las plantas. Deben seleccionarse cultivos con
tolerancia a la salinidad.
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 CLASE C4:
Agua de salinidad Alta, sólo debe usarse en casos de suelos de buena
permeabilidad, para que los riegos de lavado, produzcan una lixiviación suficiente
para impedir que las sales se acumulen en cantidades peligrosas. Deben también
seleccionarse los cultivos adecuados a estas condiciones.
 CLASE C5:
Agua de salinidad muy alta, inapropiada para el riego; sólo puede usarse en
suelos muy permeables y con manejos técnicos muy cuidadosos.
 CLASE C6:
Agua extremadamente salina, no apta para el riego. Los riegos de lavado, son
necesarios en la medida que las lluvias no sean suficientemente frecuentes e
intensas para provocar la lixiviación de las sales acumuladas, transportándolas a
profundidades mayores a la zona de raíces.
El Laboratorio de salinidad de RIVERSIDE (U.S.) clasifica la peligrosidad de
sodificación del suelo por el agua de riego en función de su índice R.A.S
(Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín,
2002; Porta, 2010).
Según disponibilidad de sodio:
 CLASE S1:
Bajo peligro de sodificación: Pueden usarse en casi todos los suelos sin riesgo de
que el nivel del sodio de intercambio se eleve demasiado (Palacios y Aceves,
1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
 CLASE S2:
Peligro de sodificación Mediano: estas aguas pueden usarse en suelos de textura
gruesa o con buena permeabilidad. En suelos de textura fina o con drenaje
deficiente, puede elevarse el sodio de intercambio, este efecto se ve atenuado en
suelos con Yeso (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez,
1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
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 CLASE S3:
Alto peligro de sodificación: son capaces de originar sodificación en casi todos
los tipos de suelo, por lo que se requiere manejos técnicos específicos para
mejorar el drenaje y lixiviado como a su vez, medidas correctivas como
incorporación de yeso (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y
Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
 CLASE S4:
Muy Alto peligro de sodificación: Aguas inadecuadas para el riego, salvo
condiciones de muy baja salinidad. El Calcio proveniente de los Carbonatos de
Calcio del suelo o del yeso puede disminuir el peligro de sodificación.
El peligro de sodificación de suelo es agravado y acelerado por la presencia de
Carbonato o Bicarbonato de sodio (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992;
Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
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7. POTABILIZACION DE AGUA Y LA CALIDAD DE AGUA PARA
CONSUMO HUMANO:
7.1.POTABILIZACION:
La potabilización es un proceso que se lleva a cabo sobre cualquier agua para
transformarla en agua potable y de esta manera hacerla absolutamente apta
para el consumo humano.
La potabilización, mayormente, se realiza sobre aguas originadas en manantiales
naturales y en aguas subterráneas.
El agua potable es aquella agua que puede ser consumida por los seres humanos
sin ningún tipo de restricción porque se encuentra absolutamente limpia de por
ejemplo, sólidos suspendidos, aglomeración, de coloides, de organismos
patógenos, de hierro y manganeso, sedimentación y corrosión, entre otras
cuestiones. Tal situación es posible gracias al proceso que se lleva a cabo en las
plantas potabilizadoras destinadas para tal fin. El PH del agua potable debe
encontrarse entre los 6,5 y los 8,5.
7.2.ETAPAS DEL PROCESO DE POTABILIZACION:
Las etapas para el proceso de potabilización a grandes rasgos son las siguientes:
7.2.1. TOMA DE AGUA: Punto de captación de las aguas; REJA. Impide la
penetración de elementos de gran tamaño (ramas, troncos, peces, etc.)
7.2.2. DESARENADOR: Sedimenta arenas que van suspendidas para evitar dañar
las bombas.
7.2.3. BOMBEO DE BAJA: (bombas también llamadas de baja presión)
Toman el agua directamente de un río, lago o embalse, enviando el agua cruda
a la cámara de mezcla.
7.2.4. CÁMARA DE MEZCLA: Donde se agrega al agua productos químicos. Los
principales son los coagulantes (sulfato de alúmina), alcalinizantes (cal).
7.2.5. DECANTADOR: El agua llega velozmente a una pileta muy amplia donde
se aquieta, permitiendo que se depositen las impurezas en el fondo. Para
acelerar esta operación, se le agrega a las aguas coagulantes que atrapan las
impurezas formando pesados coágulos. El agua sale muy clarificada y junto
con la suciedad quedan gran parte de las bacterias que contenía.
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7.2.6. FILTRO: El agua decantada llega hasta un filtro donde pasa a través de
sucesivas capas de arena de distinto grosor. Sale prácticamente potable.
7.2.7. DESINFECCIÓN: Para asegurar aún más la potabilidad del agua, se le
agrega cloro que elimina el exceso de bacterias y lo que es muy importante, su
desarrollo en el recorrido hasta las viviendas.
7.2.8. BOMBEO DE ALTA: Toma el agua del depósito de la ciudad.
7.2.9. TANQUE DE RESERVA: Desde donde se distribuye a toda la ciudad.
7.2.10. CONTROL FINAL: Antes de llegar al consumo, el agua es severamente
controlada por químicos expertos, que analizan muestras tomadas en distintos
lugares del sistema.
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8. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE EN EL PROYECTO
ESPECIAL CHAVIMOCHIC
1. Zona de captación.
2. Desarenadores.
3. Obras de reparto – zona de mezcla.
4. Decantadores.
5. Proceso de filtración.
6. Postcloracion.
7. Reservorio.
8. Control de calidad.
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8.1.HISTORIA:
Desde su fundación, la ciudad de Trujillo, se abastecía del rio Moche. El sistema de
distribución estaba conformada por la llamada acequia vieja, el estanco de agua
ubicado en lo que es hoy el mercado la unión conformado por 14 pozos que
sedimentaban las arenas de rio y el estanque de repartimiento, habían varias
acequias que llevaban el agua del estanque a solares para consumo de los habitantes
y el riego de los huertos viñas y jardines de la ciudad.
La acequia vieja de Trujillo atravesaba las tierras de Laredo el fundo de trapiche,
seguía por detrás del cerro Pesqueda cruzaba tierras en el sector San Rosa
continuaba por la cabecera del Palomar, entraba a las tierras del molino Hoyle,
bajaba por la calle Rímac y terminaba su recorrido en el estanque de repartimiento.
El crecimiento de la ciudad demando la ampliación del sistema de abastecimiento
de agua finalmente en el siglo XX, el rudimentario sistema se transformó en una
moderna planta de tratamiento.
La Planta de Tratamiento de Agua Potable está ubicada en el Alto Moche, km 539
Panamericana Norte, a 170 msnm. El inicio de construcción de obras fue el 07 de
junio de 1995 y concluyeron los trabajos de obras el 22 de setiembre de 1996. Tiene
una extensión de 30,450 m2 y la tecnología para su construcción fue Degremont
(Francia). El monto de inversión fue de US$ 17 560,000.00 dólares.
La Planta de Tratamiento de Agua Potable inicia sus operaciones en Octubre de
1996.El agua que es tratada en la Planta de Tratamiento de Agua Potable viene del
río Santa a través del Canal Madre, que ha sido captada por Bocatoma a 412 msnm.
Hay que tener en cuenta que el agua que viene del río Santa contiene muchos
sólidos en suspensión (coloides), entre ellos: limos, arcillas, areniscas, sólidos en
putrefacción; residuos de insumos químicos (insecticidas), residuos fecales,
materiales orgánicos en descomposición (animales muertos), que contribuyen a la
contaminación de la misma.
Para eliminar todos estos elementos se utilizan procesos físicos e insumos químicos.
El agua cruda ingresa a la Planta de Tratamiento a través de un par de compuertas
que regulan el caudal captado, allí están ubicadas 02 rejillas gruesas que retienen los
sólidos grandes que trae el agua. Un canal aductor permite el ingreso del agua, éste
une una obra mayor (Canal Madre) con una obra menor (Planta de Tratamiento de
Agua).
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8.2.PARTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO:
a. Zona de captación (1):
Al ingresar el agua cruda a la Planta de Tratamiento, en el fondo del Canal, existe una
sonda ultrasónica que mide el caudal del agua cruda que está ingresando; y esa
lectura de medición la envía al panel central donde hay un visor que indica la
cantidad de agua que está ingresando a la Planta de Tratamiento.
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Al pasar la sonda ultrasónica, se añade el primer reactivo: un polímero aniónico, que
es un floculante y tiene acción en las cargas pesadas (areniscas), para que puedan
decantar en el Desarenador. Los limos, arcillas, areniscas y otras partículas decantan
y van mermando la cantidad de sólidos en suspensión que dan la turbidez al agua
cruda.
b. Desarenador(2):
Inmediatamente el agua pasa al Desarenador compuesto de Dos naves de 4 x 22 m.
Los Desarenadores tienen a su entrada dos muros tranquilizadores con orificios de 35
cm de diámetro, cada uno.
El agua viene con velocidad pero el muro rompe esa velocidad y el agua ingresa
lentamente a los Desarenadores por dichos orificios.
El Desarenador tiene dos compuertas de limpia y 02 vertederos. Estos Desarenadores
son limpiadas periódicamente, se hace un lavado hidráulico y los residuos arrojados
al río Moche. Las partículas que sedimentan en los Desarenadores son eliminadas
mediante la limpieza que se hace de un lavado hidráulico.
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c. Obra de reparto – zona de mezcla:
Luego el agua pasa al módulo de Obra de Reparto, aquí se añade Cloro (gaseoso)
para desinfectar completamente el agua (bacterias, virus, restos fecales y población
microbiana en general). También se inyecta Cal Hidratada, cuando lo requiere el agua
para regular el PH (acidez) para que se pueda llevar adecuadamente la floculación.
Después se inyecta el Sulfato de Aluminio (líquido), que es un coagulante.
El agua pasa al módulo de Mezcla Rápida, allí se añade el Polímero Catiónico que es
un ayudante de floculación. Estos reactivos desestabilizan el núcleo de las partículas
que están en suspensión entonces estas partículas pierden fuerza y decantan, caen.
Estas reacciones se producen en los Decantadores. Aquí suceden los procesos de
coagulación y floculación.
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d. Decantadores (4)
En los Decantadores el agua se desprende de los sólidos en suspensión y obtiene una
velocidad ascensional. El Decantador consta de un Sistema Pulsator Laminar que
hace la separación del agua de los lodos.
En el Decantador se separan los lodos hacia una zona de captación de lodos, se
acumulan y son extraídos secuencialmente a tiempos determinados, por un equipo
extractor de lodos.
En los Decantadores el agua decantada sube a una velocidad ascensional. Allí hay
unas láminas de plástico inclinado, allí choca el agua (para quitar al agua velocidad),
y pasa por las canaletas, éstas tienen unos orificios que llevan al agua hacia los filtros.
e. Proceso de filtración:
Los filtros son unas estructuras cuya finalidad es retener las partículas finas que salen
del Decantador. Para retener estas partículas el filtro consta de un lecho filtrante de,
más o menos, 1 m. de arena. Y en la parte baja de la arena hay unos 15 cm de grava
uniforme (de 1/8). Esta grava está diseminada en toda el área del filtro.
Este lecho filtrante está sostenido por unas losas, y en estas losas están colocadas
unas Toberas de plástico, más o menos de 30 cm de largo que tienen una cabecita
enroscada en la losa. Esta cabecita tiene unas ranuras muy finas donde no pasa la
arena, solo pasa el agua. Estas ranuras son finas.
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La arena de los Filtros tiene una granulometría especial, de 0.92mm De tal manera
que al ingresar el agua por la parte superior del filtro y cruza el lecho filtrante las
partículas muy finas se alojan en los espacios de los granos de arena que se llaman
intercisos.
Luego el agua va a una caja recolectora de agua filtrada y es entregada por un sifoneo
a una Cisterna, que recolecta el agua filtrada.
f. Zona de Postcloracion:
Luego el agua va a la zona de Post Cloración donde se inyecta cloro residual, a una
dosis adecuada. También se añade Cal Hidratada para rectificar el Ph y no permitir
las formaciones de algas y hongos en las paredes de las tuberías que trasladan el agua
hacia los reservorios de Sedalib.
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g. Reservorio:
Del reservorio, que tiene una capacidad de 4,000 m3, existe una tubería de 18 Km.
Hasta el reservorio de Sedalib.
8.3.CONTROL DE CALIDAD DEL AGUA:
El agua producida en la PTAP es controlada por el Laboratorio Físico -Químico; y
Microbiológico del PECH.
8.4. PRODUCCION DE AGUA POTABLE Y POBLACION BENEFICIADA:
Hechos los trabajos de ampliación, culminados el año pasado (2007), la Planta de
Tratamiento de Agua Potable produce 1,250 litros de agua por segundo; y beneficia al
70 % de la población de Trujillo y Distritos.
8.5. PROCESOS QUIMICOS IMPORTANTES
La floculación es un proceso químico mediante el cual, con la adición de sustancias
denominadas floculantes, se aglutina las sustancias coloidales presentes en el agua,
facilitando de esta forma su decantación y posterior filtrado. Es un paso de la
potabilización de aguas de origen superficial y también del tratamiento de aguas servidas
domésticas, industriales y de la minería.
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La Coagulación es la desestabilización de las partículas coloidales, causada por la adición
de un reactivo químico llamado Coagulante el cual, neutralizando sus cargas
electrostáticas, hace que las partículas tiendan a unirse entre sí.
Los factores que pueden promover la floculación coagulación son el gradiente de la
velocidad, el tiempo, y el pH.
El tiempo y el gradiente de la velocidad son importantes al aumentar la probabilidad de
que las partículas se unan y da más tiempo para que las partículas se desciendan, por
efecto de la gravedad, y así se acumulen en el fondo.
Por otra parte el pH es un factor prominente en acción desestabilizadora de las
sustancias coagulantes y floculantes.
8.6.PRECIO DEL AGUA:
A la fecha el Proyecto Especial CHAVIMOHIC vende el agua a SEDALIB al precio
de S/.0.2707/m3 de agua tratada.
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9. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Se puede definir como la combinación de los residuos líquidos procedentes tanto de
residencias como de instituciones públicas y establecimientos industriales y comerciales a
los que pueden agregarse, eventualmente, aguas subterráneas, superficiales y pluviales.
9.1.Origen de las aguas residuales
Por su origen las aguas residuales presentan en su composición diferentes elementos
que se pueden resumir como:
Componentes suspendidos
 Gruesos (inorgánicos y orgánicos).
 Finos (inorgánicos y orgánicos).
Componentes disueltos
 Inorgánicos.
 Orgánicos.
9.2.Clasificación de las aguas residuales:
En general las aguas residuales se clasifican así:
A. AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS (ARD): son las provenientes de las
actividades domésticas de la vida diaria como lavado de ropa, baño, preparación de
alimentos, limpieza, etc. Estos desechos presentan un alto contenido de materia
orgánica, detergentes y grasas. Su composición varía según los hábitos de la
población que los genera.
B. AGUAS DE LLUVIAS (ALL): son las originadas por el escurrimiento superficial
de las lluvias que fluyen desde los techos, calles, jardines y demás superficies del
terreno. Los primeros flujos de ALL son generalmente muy contaminados debido
al arrastre de basura y demás materiales acumulados en la superficie. La naturaleza
de esta agua varía según su procedencia: zonas urbanas, rurales, semi rurales y aún
dentro de estas zonas se presentan enormes variaciones según el tipo de actividad o
uso del suelo que se tenga.
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C. RESIDUOS LÍQUIDOS INDUSTRIALES (RLI): son los provenientes de los
diferentes procesos industriales. Su composición varía según el tipo de proceso
industrial y aún para un mismo proceso industrial, se presentan características
diferentes en industrias diferentes. Los RLI pueden ser alcalinos o ácidos, tóxicos,
coloreados, etc, su composición refleja el tipo de materias primas utilizado dentro
del proceso industrial.
D. AGUAS RESIDUALES AGRÍCOLAS (ARA): son las que provienen de la
escorrentía superficial de las zonas agrícolas. Se caracterizan por la presencia de
pesticidas, sales y un alto contenido de sólidos en suspensión. La descarga de esta
agua es recibida directamente por los ríos o por los alcantarillados
9.3. TIPOS DE TRATAMIENTOS.
Aquellos métodos de tratamiento en los que predominan los fenómenos físicos se conocen
como operaciones unitarias, mientras que aquellos métodos en los que la eliminación de los
contaminantes se realiza con base en procesos químicos o biológicos se conocen como
procesos unitarios.
TRATAMIENTOS PRELIMINARES:
Aunque no reflejan un proceso en sí, sirven para aumentar la efectividad de los tratamientos
primarios, secundarios y terciarios.
Las aguas residuales que fluyen desde los alcantarillados a las plantas de tratamiento de
aguas residuales (PTAR), son muy variables en su flujo y contienen gran cantidad de
objetos, en muchos casos voluminosos y abrasivos, que por ningún motivo deben llegar a
las diferentes unidades donde se realizan los tratamientos y deben ser removidos. Para esto
son utilizado los tamices, las rejas, los microfiltros, etc.
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9.4.PLANTA DE AGUAS RESIDUALES
Tamizado:
Los tamices auto limpiantes están construidos con mallas dispuestas en una
inclinación particular que deja atravesar el agua y obliga a deslizarse a la materia
sólida retenida hasta caer fuera de la malla por sí sola. La gran ventaja de este equipo
es que es barato, no tiene partes móviles y el mantenimiento es mínimo, pero necesita
un desnivel importante entre el punto de alimentación del agua y el de salida.
Rejas:
Se utilizan para separar objetos de tamaño más importante que el de simples partículas que
son arrastrados por la corriente de agua. Se utilizan solamente en desbastes previos.
El objetivo es proteger los equipos mecánicos e instalaciones posteriores que podrían ser
dañados u obstruidos con perjuicio de los procesos que tuviesen lugar. Se construyen con
barras metálicas de 6 o más mm de espesor, dispuestas paralelamente y espaciadas de 10 a
100 mm. Se limpian mediante rastrillos que pueden ser manejados manualmente o
accionados automáticamente.
Para pequeñas alturas de la corriente de agua se emplean rejas curvas y para alturas
mayores rejas longitudinales dispuestas casi verticalmente.
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Microfiltraciòn:
Los microfiltros trabajan a baja carga, con muy poco desnivel, y están basados en una
pantalla giratoria de acero o material plástico a través de la cual circula el agua.
Las partículas sólidas quedan retenidas en la superficie interior del microfiltro que dispone
de un sistema de lavado continuo para mantener las mallas limpias. Se han utilizado
eficazmente para separar algas de aguas superficiales y como tratamiento terciario en la
depuración de aguas residuales. Según la aplicación se selecciona el tamaño de malla
indicado. Con mallas de acero pueden tener luces del orden de 30 micras y con mallas de
poliéster se consiguen buenos rendimientos con tamaños de hasta 6 micras.
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9.5.TRATAMIENTOS PRIMARIOS:
El principal objetivo es el de remover aquellos contaminantes que pueden
sedimentar, como por ejemplo los sólidos sedimentables y algunos suspendidos o
aquellos que pueden flotar como las grasas.
El tratamiento primario presenta diferentes alternativas según la configuración
general y el tipo de tratamiento que se haya adoptado. Se puede hablar de una
sedimentación primaria como último tratamiento o precediendo un tratamiento
biológico, de una coagulación cuando se opta por tratamientos de tipo físico-químico.
Sedimentación primaria:
Se realiza en tanques ya sean rectangulares o cilíndricos en donde se remueve de un
60 a 65% de los sólidos sedimentables y de 30 a 35% de los sólidos suspendidos en
las aguas residuales. En la sedimentación primaria el proceso es de tipo floculento y
los lodos producidos están conformados por partículas orgánicas.
Un tanque de sedimentación primaria tiene profundidades que oscilan entre 3 y 4m y
tiempos de detención entre 2 y 3 horas. En estos tanques el agua residual es sometida
a condiciones de reposo para facilitar la sedimentación de los sólidos
sedimentables. El porcentaje de partículas sedimentadas puede aumentarse con
tiempos de detención más altos, aunque se sacrifica eficiencia y economía en el
proceso; las grasas y espumas que se forman sobre la superficie del sedimentador
primario son removidas por medio de rastrillos que ejecutan un barrido superficial
continuo.
Precipitación química – coagulación:
La coagulación en el tratamiento de las aguas residuales es un proceso de precipitación
química en donde se agregan compuestos químicos con el fin de remover los sólidos. El
uso de la coagulación ha despertado interés sobre todo como tratamiento terciario y con
el fin de remover fósforo, color, turbiedad y otros compuestos orgánicos.
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CALIDAD DEL AGUA
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9.6.TRATAMIENTOS SECUNDARIOS:
El objetivo de este tratamiento es remover la demanda biológica de oxígeno (DBO)
soluble que escapa a un tratamiento primario, además de remover cantidades
adicionales de sólidos sedimentables.
El tratamiento secundario intenta reproducir los fenómenos naturales de
estabilización de la materia orgánica, que ocurre en el cuerpo receptor. La ventaja es
que en ese proceso el fenómeno se realiza con más velocidad para facilitar la
descomposición de los contaminantes orgánicos en períodos cortos de tiempo. Un
tratamiento secundario remueve aproximadamente 85% de la DBO y los SS aunque
no remueve cantidades significativas de nitrógeno, fósforo, metales pesados,
demanda química de oxígeno (DQO) y bacterias patógenas.
Además de la materia orgánica se va a presentar gran cantidad de microorganismos
como bacterias, hongos, protozoos, rotíferos, etc, que entran en estrecho contacto con
la materia orgánica la cual es utilizada como su alimento. Los microorganismos
convierten la materia orgánica biológicamente degradable en CO2 y H2O y nuevo
material celular. Además de estos dos ingredientes básicos microorganismos –
materia orgánica biodegradable, se necesita un buen contacto entre ellos, la presencia
de un buen suministro de oxígeno, aparte de la temperatura, PH y un adecuado
tiempo de contacto.
Para llevar a efecto el proceso anterior se usan varios mecanismos tales como: lodos
activados, biodisco, lagunaje, filtro biológico.
CALIDAD DEL AGUA
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 Lodos Activados:
Es un tratamiento de tipo biológico en el cual una mezcla de agua residual y lodos
biológicos es agitada y aireada.
Los lodos biológicos producidos son separados y un porcentaje de ellos devueltos
al tanque de aireación en la cantidad que sea necesaria. En este sistema las
bacterias utilizan el oxígeno suministrado artificialmente para desdoblar los
compuestos orgánicos que a su vez son utilizados para su crecimiento.
A medida que los microorganismos van creciendo se aglutinan formando los
lodos activados; éstos más el agua residual fluyen a un tanque de sedimentación
secundaria en donde sedimentan los lodos.
Los efluentes del sedimentador pueden ser descargados a una corriente receptora;
parte de los lodos son devueltos al tanque con el fin de mantener una alta
población bacterial para permitir una oxidación rápida de la materia orgánica.
 Biodisco:
Es tan eficaz como los lodos activados, requiere un espacio mucho menor, es fácil
de operar y tiene un consumo energético inferior. Está formado por una estructura
plástica de diseño especial, dispuesto alrededor de un eje horizontal. Según la
aplicación puede estar sumergida de un 40 a un 90% en el agua a tratar, sobre el
material plástico se desarrolla una película de microorganismos, cuyo espesor se
autorregula por el rozamiento con el agua, en la parte menos sumergida, el contacto
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periódico con el aire exterior es suficiente para aportar el oxígeno necesario para la
actividad celular.
 Lagunaje:
El tratamiento se puede realizar en grandes lagunas con largos tiempos de retención
(1/3 días) que les hace prácticamente insensibles a las variaciones de carga, pero
que requieren terrenos muy extensos. La agitación debe ser suficiente para
mantener los lodos en suspensión excepto en la zona más inmediata a la salida del
efluente.
 Filtro Biológico:
Está formado por un reactor, en el cual se ha situado un material de relleno sobre el
cual crece una película de microorganismos aeróbicos con aspecto de limos .
La altura del filtro puede alcanzar hasta 12m. El agua residual se descarga en la
parte superior mediante un distribuidor rotativo cuando se trata de un tanque
circular. A medida que el líquido desciende a través del relleno entra en contacto
con la corriente de aire ascendente y los microorganismos. La materia orgánica se
descompone lo mismo que con los lodos activados, dando más material y CO2.
CALIDAD DEL AGUA
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9.7.TRATAMIENTOS TERCIARIOS:
Tiene el objetivo de remover contaminantes específicos, usualmente tóxicos o
compuestos no biodegradables o aún la remoción complementaria de contaminantes
no suficientemente removidos en el tratamiento secundario.
Como medio de filtración se puede emplear arena, grava antracita o una combinación
de ellas. El pulido de efluentes de tratamiento biológico se suele hacer con capas de
granulometría creciente, duales o multimedia, filtrando en arena fina trabajando en
superficie. Los filtros de arena fina son preferibles cuando hay que filtrar flóculos
formados químicamente y aunque su ciclo sea más corto pueden limpiarse con menos
agua.
La adsorción con carbón activo se utiliza para eliminar la materia orgánica residual
que ha pasado el tratamiento biológico.
CALIDAD DEL AGUA
CALIDAD DEL AGUA
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10. OSMOSIS INVERSA (OI)
Para comprender bien el fenómeno de Osmosis Inversa es importante conocer primero el
proceso de la osmosis natural.
En el fenómeno de Osmosis, el agua se mueve a través de una membrana semipermeable
desde una zona de baja concentración hacia una zona más concentrada (de sales e
impurezas), hasta un punto en que se alcanza un equilibrio de fuerzas.
(www.hidrotec.cl/PDF/ficha4.pdf)
La Osmosis Inversa es el proceso en el cual se logra revertir el proceso natural de la
osmosis mediante la aplicación de una alta presión al lado de la membrana con
mayor concentración de sales e impurezas. Con esto se logra que el agua pase al
otro lado de la membrana logrando así una mayor cantidad de agua pura.
(www.hidrotec.cl/PDF/ficha4.pdf)
CALIDAD DEL AGUA
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De manera sencilla se puede decir que los equipos de osmosis inversa, pueden mejorar la
calidad de agua, se han usado en forma extensiva para convertir el agua salina en agua de
consumo, para tratar agua de desecho y para recuperar las sales disueltas en agua en
procesos industriales,
(www.prowaterargentina.com.ar/articulos/INFO_OSM_INV_06.pdf)
A partir de la técnica de Osmosis Inversa es posible aprovechar agua dura, salobre o de mar
y obtener agua pura para el consumo humano y otros diversos usos.
El tratamiento por osmosis inversa reduce la concentración de solidos totales disueltos
incluyendo una variedad de iones, metales y partículas muy chicas en suspensión como los
asbestos. La osmosis inversa también remueve contaminantes orgánicos, algunos
detergentes y pesticidas específicos.
(www.prowaterargentina.com.ar/articulos/INFO_OSM_INV_06.pdf)
Para proyectar un equipo de Osmosis Inversa es fundamental contar con:
1. Caracterización del agua de alimentación.
2. Caudal a tratar.
3. Uso del agua de producto.
Con estos datos se determinara la presión de trabajo y la configuración de las membranas
para el equipo de Osmosis inversa y el pre-tratamiento adecuado para evitar problemas de
incrustaciones o ensuciamiento.
Los equipos de Osmosis inversa están constituidos básicamente por:
1. Fuente de presión.
2. Pre-tratamiento y acondicionamiento
3. Contenedor y membranas de Osmosis inversa.
4. Medidores de flujo de permeado, concentrado y reciclado.
5. Control mediante microprocesador.
6. Panel de protección, mando y control.
7. Sistema de post-tratamiento.
CALIDAD DEL AGUA
CALIDAD DEL AGUA
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43
Aplicaciones del Proceso de Osmosis Inversa:
 Potabilización de agua.
 Desalinización.
 Aguas de proceso.
 Agua de alimentación de caldera y sistemas de vapor.
 Industria farmacéutica y cosmética.
 Industria minera y petroquímica.
A pesar de que los sistemas de OI pueden remover todos los microorganismos del agua, es
recomendado que solo sean usados para tratar agua microbiológicamente apta (que no
presente bacterias coliformes). Algunos sistemas de OI pueden ser usados para eliminar los
protozoos del agua y tienen certificado de la organización internacional NSF.
(www.prowaterargentina.com.ar/articulos/INFO_OSM_INV_06.pdf)
CALIDAD DEL AGUA
CALIDAD DEL AGUA
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44
Los sistemas de Osmosis inversa no remueven todos los contaminantes del agua. Los gases
disueltos como oxígeno y dióxido de carbono (que no son contaminantes) pueden atravesar
la membrana de OI, pero desafortunadamente el sulfuro de hidrogeno (un gas que tiene un
olor muy desagradable) también puede atravesar la membrana. La OI no es un método muy
efectivo en reducir trihalometanos, algunos pesticidas, solventes y otros químicos orgánicos
volátiles.
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45
Tabla: Composición del agua de mar
CALIDAD DEL AGUA
CALIDAD DEL AGUA
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III. CONCLUSIONES:
 La calidad del agua y su disponibilidad es un tema muy importante desde
el punto de vista económico, ecológico y político, ya que de la calidad
depende el uso que le dé la humanidad.
 Para determinar la calidad del agua se emplean indicadores y estándares
como la conductividad eléctrica, salinidad, dureza, turbidez y es
importante mencionar la relación de adsorción de sodio ya que es muy
usado para determinar la calidad del agua para riego.
 El proceso de potabilización consiste en modificar las propiedad físicas y
químicas del agua para hacerlas aptas para el consumo humano o para
otros usos como en irrigaciones.
CALIDAD DEL AGUA
CALIDAD DEL AGUA
INGENIERIA AGRICOLA
47
IV. BIBLIOGRAFIA:
 AGUILERA C., M.; MARTÍNEZ E., R. 1996. Relaciones agua-suelo-planta-
atmósfera. Editorial Universidad Autónoma de Chapingo. México.
 CÁNOVAS, J. 1986. Calidad agronómica de las agua para riego. Ministerio de
agricultura, pesca y alimentación. Madrid, España.
 LANGLAIS, C.; RYCKENWAERT, P. 2008. Guía de cultivos protegidos de
hortalizas en zona tropical húmeda. Editorial Cirad.
 MARÍN G., M.; ARAGÓN R., P.; GÓMEZ B., C. 2002 Análisis químico de
suelos y aguas. Manual de laboratorio. Editorial Universidad Politécnica de
Valencia.Valencia, España.
 MOYA T., J. 2009. Riego localizado y fertirrigación. 4ª ed. Editorial Mundi-
Prensa. Madrid, España.
 NÚÑEZ SOLÍS, JORGE.2001.Manejo y conservación de suelos. Primera edición.
Editorial Universidad Estatal Costa rica.
 PORTA, J. 2010. Introducción a la edafología: uso y protección de suelos. 2ª
ed.Editorial Mundi-Prensa. Madrid, España.
 METCALF & EDDY. Ingeniería de aguas residuales, tratamiento, vertido y
reutilización. Editorial Mc Graw Hill.
 USÓN M., A.; BOIXADERA L., N.; BOSCH S., A.; MARTÍN E., A. 2010.
Tecnología de suelos: estudio de casos. Editorial Universidad de Zaragoza.
Zaragoza, España.
 VELARDE, F. 2008. Manual de técnicas de jardinería II. Mantenimiento.
Editorial. Mundi-Prensa. Madrid, España.
 LINCOGRAFIA:
 www.prowaterargentina.com.ar/articulos/INFO_OSM_INV_06.pdf
 www.hidrotec.cl/PDF/ficha4.pdf
CALIDAD DEL AGUA
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48
V. ANEXOS:
ESTANDARES DE LA CALIDAD DEL AGUA
La EPA (Environmental Protección Agency: Agencia de Protección del Medio
Ambiente) es una agencia del gobierno federal de Estados Unidos encargada de
proteger la salud humana y proteger el medio ambiente: aire, agua y suelo.
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INGENIERIA AGRICOLA
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INGENIERIA AGRICOLA
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Costos de producción de agua potable con osmosis inversa
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  • 2. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA TITULO: CALIDAD DEL AGUA CURSO: HIDROLOGIA DOCENTE: ING. PAVEL ARTEAGA CARO INTEGRANTES: HORNA VELASQUEZ PAMELA. MARIN MENDEZGRECIA. VARGAS RODRIGUEZ DAWER. CICLO: VIII TRUJILLO – PERU 2014
  • 3. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 3 CALIDAD DEL AGUA I. INTRODUCCIÓN El presente informe tiene por objeto de estudio de la calidad del agua en los diferentes usos relacionados a las áreas de aplicación de la ingeniería agrícola. Conociendo las actividades económicas relacionadas al desarrollo de la calidad de vida en nuestro país es muy importante el conocer acerca del aprovechamiento del recurso hídrico. Muchas veces para darle las características apropiadas para su aprovechamiento es necesario realizar acondicionamientos en cuanto a sus propiedades químicas o físicas. En el caso del agua potable se debe acondicionar a los estándares adecuados en cuanto a salubridad para que pueda ser consumida, dicho proceso denominado potabilización del agua es un conjunto de procedimientos técnicos que requiere de la aplicación de tecnología ingenieril de cierta complejidad así como para el tratamiento de las aguas residuales propias de los desechos de las ciudades. En cuanto a la calidad del agua de riego para los cultivos se debe prever las propiedades que permiten una mayor producción en cuanto a los requerimientos del cultivo y el tipo del suelo. En el Perú hoy en día la autoridad nacional del agua se encarga del monitoreo de la calidad de agua en las cuencas para su conservación y protección frente a la problemática medioambiental que atañe el uso del agua para usos agrícola e industrial. El tema de la calidad del agua es de vital importancia tanto desde el punto de vista agrícola para las irrigaciones como para el consumo humano, dicho elemento es indispensable para el desarrollo de toda forma de vida. Se pretende abordar los aspectos más relevantes en cuantas aplicaciones en el campo de la ingeniería agrícola y su influencia dentro del desarrollo de proyectos en busca de la mejora de la calidad de vida.
  • 4. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 4 1.1.OBJETIVOS:  Conocer los conceptos fundamentales relacionados a la calidad del agua.  Reconocer la importancia de la calidad dela agua de acuerdo al uso que se le da y en relación a la actividad agrícola.  Conocer los parámetros e indicadores que permiten determinar y clasificar la calidad del agua.  Conocer los procesos en la potabilización de la calidad del agua.  Conocer nuevas tecnologías en la mejora de la calidad de agua y el uso de aguas residuales. II. DESARROLLO DEL TEMA: 1. AGUA: Sustancia líquida formada por la combinación de dos volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno, que constituye el componente más abundante en la superficie terrestre (Marín et al., 2002). 1.1.Propiedades (Marín et al., 2002):  Físicas  El agua es un líquido inodoro e insípido.  Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas.  A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC, cristaliza en el sistema hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida.  El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 4º C, que es de 1g mL-1.  Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su calor específico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores latentes de vaporización y de
  • 5. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 5 fusión (540 y 80 cal g-1, respectivamente) son también excepcionalmente elevados.  Químicas  El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más abundante y el de mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista químico, reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución.  Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.  No posee propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas sales para formar hidratos, reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como catalizador en muchas reacciones químicas (Marín et al., 2002).  Características de la molécula de agua  La molécula de agua libre y aislada, formada por un átomo de Oxigeno unido a otros dos átomos de Hidrogeno es triangular. El ángulo de los dos enlaces (H-O-H) es de 104.5º y la distancia de enlace O-H es de 0.96 A. Puede considerarse que el enlace en la molécula es covalente, con una cierta participación del enlace iónico debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos que la forman (Marín etal., 2002).
  • 6. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 6 2. CALIDAD DEL AGUA PARA RIEGO E IMPORTANCIA DE SU ESTUDIO La calidad del agua y su disponibilidad es un tema muy importante desde el punto de vista económico, ecológico y político, ya que de la calidad depende el uso que le dé la humanidad (Langlais y Ryckenwaert, 2008). La calidad del agua para irrigación está determinada por la cantidad y tipo de sales que la constituyen. El agua de riego puede crear o corregir suelos salinos o alcalinos. La concentración de sales en el agua de riego reduce el agua disponible para los cultivos, es decir la planta debe ejercer mayor esfuerzo para poder absorber el agua; puede llegar incluso a sufrir estrés fisiológico por deshidratación, afectando esto su crecimiento (Moya, 2009). Dependiendo de la clase de las sales disueltas, éstas alteran y modifican el desarrollo de la estructura del suelo, lo cual reduce su infiltración (Moya, 2009). El análisis del agua para riego se utiliza básicamente con dos propósitos: el primero es determinar la calidad de ésta para su empleo en irrigación así como la tolerancia de los cultivos; el segundo es establecer el grado de calidad para fertirrigación (Marín et al., 2002) Para evaluar su aptitud con fines de riego, se debe en primer lugar hacer un muestreo representativo y luego, en laboratorio, determinar entre otros los siguientes parámetros: Conductividad eléctrica, pH, cantidad de sales totales disueltas; niveles de calcio, magnesio, sodio, potasio, nitratos, carbonatos, bicarbonatos, cloruros, boro y la Relación de Sodio Adsorbido (R.A.S.) (Marín et al., 2002), salinidad efectiva (SE),salinidad potencial (SP), carbonatos de sodio residual (CSR) y porciento de sodio posible (Palacios y Aceves, 1970) El término “calidad del agua para riego agrícola” se utiliza para indicar la conveniencia o limitación del empleo de agua, con fines de riego de cultivos agrícolas, para cuya determinación generalmente se toman como base las características químicas, pero actualmente al emplear riego por goteo/micro aspersión o aspersión es relevante considerar las características físicas y biológicas; así como la tolerancia de los cultivos a las sales, las propiedades del suelo, las condiciones de manejo del suelo y agua y las climatológicas (Cánovas, 1986).
  • 7. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 7  Salinidad Ésta se evalúa mediante los índices de conductividad eléctrica, salinidad efectiva y salinidad potencial (Velarde, 2008; Porta, 2010). Cuando se mide la cantidad de sales en el agua, las unidades utilizadas pueden ser mili equivalentes por litro (me L-1) o partes por millón (ppm) (Velarde, 2008; Porta, 2010).  Sodicidad Este parámetro mide el efecto probable del sodio sobre las propiedades físicas del suelo (Connors y Loomis, 2002; Porta, 2010). Cuando el sodio se encuentra presente en alta concentración en el agua de riego, el calcio y el magnesio se precipitan en la solución del suelo por la acción de carbonatos y bicarbonatos, entonces el sodio se acumula y sustituye al calcio y magnesio en el intercambio de cationes dado lugar a un desequilibrio eléctrico de las partícula coloidales del suelo, debido al predominio de cargas negativas, las partículas se repelen, el suelo se deflocula y pierde estructura, con lo que existe menos entrada de oxígeno al suelo, disminuye la permeabilidad, se fomenta la compactación y encostramiento, con lo que en última instancia se efectúa el desarrollo normal de los cultivos (Connors y Loomis, 2002, Porta, 2010). La relación de absorción de sodio (SAR) es un parámetro que refleja la posible influencia del ion sodio sobre las propiedades del suelo, ya que tiene efectos dispersantes sobre los coloides del suelo y afecta a la permeabilidad. Sus efectos no dependen sólo de la concentración en sodio sino también del resto de cationes. Se basa en una fórmula empírica que relaciona los contenidos de sodio, calcio y magnesio y que expresa el porcentaje de sodio de cambio en el suelo en situación de equilibrio (este índice denota la proporción relativa en que se encuentra el sodio respecto al calcio y magnesio, cationes divalentes que compiten con el sodio por los lugares de intercambio del suelo). Relación de adsorción del sodio (RAS):
  • 8. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 8  Efecto de toxicidad Los problemas de toxicidad en las plantas, cuando un ion absorbido se acumula en las hojas, por efecto de transpiración, hasta el grado que daña la planta (Moya, 2009). El nivel de daño depende del tiempo, la concentración y la sensibilidad del cultivo y el consumo de agua. Los iones del agua de riego pueden causar daño en forma individual o combinada son: cloro (Cl), sodio (Na) y boro (B) (Alpi y Tognoni, 2000). La reducción del crecimiento de los cultivos por la salinidad es causada por el potencial osmótico (PO) ya que reduce la capacidad de las raíces de las plantas a extraer agua del suelo. La disponibilidad del agua en el suelo está relacionada a la suma del potencial mátrico y potencial osmótico (Alpi y Tognoni, 2000). El daño por sales vía foliar puede ocurrir en el riego por aspersión, éste daño depende de la salinidad del agua, sensibilidad del cultivo, frecuencia de aspersión y de factores medioambientales (temperatura, humedad relativa, luz, etc.) (Alpi y Tognoni, 2000).  Conductividad eléctrica (CE) Este parámetro se mide con un conductímetro y registra la presencia de sólidos disueltos. El agua pura no conduce la corriente eléctrica. Mientras mayores contenidos de sólidos más alto es su valor, y se expresa en µS cm-1 o mS cm-1 o dS m-1 o µmhos cm-1 o mmhos cm-1 a 25º C (Farham et al., 1979). De la CE se puede derivar el conocimiento de la cantidad de sólidos totales disueltos (STD) en ppm, el contenido de sales en mL-1 y la presión osmótica en atmósferas (Marín et al., 2002). STD (ppm) = (0.64) CE x 106 100<CE x 106 <5000 SALES (me L-1) = (10) CE x103 0.1<CE x103 <5.0 P.O. (atm) = (0.36) CE x 103 3<CE x 103 <36 SAR= Na/ ( ( Ca+Mg)/2 ) ½
  • 9. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 9  Importancia de su estudio: El agua es el insumo que más usamos en agricultura. Más que los fertilizantes, o las semillas, o los pesticidas, etc. ¿Por qué es importante la calidad del agua? • Riego y fertirriego • Aplicación de pesticidas • Procesos post-cosecha • Contaminación ambiental Riego y fertirriego: o Afecta las características del suelo o Acumulación de sales (C.S, RAS) o Estructura (sodio, RAS)  Cambio en el pH del suelo que afecta el balance y disponibilidad de nutrientes (alcalinidad).
  • 10. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 10  Influye en la vida útil de los equipos:  Taponamiento de goteros  Formación de sarro  Influye en la eficiencia de la fertilización  Distribución irregular de la dosis  Considerar efecto en los fertilizantes a aplicar  Aplicación de pesticidas  pH del agua.  Normalmente recomiendan entre 4 y 6.  pH ácido conserva, pH alcalino destruye.  Procesos post-cosecha  Inocuidad de los alimentos.  Enfermedades a los humanos.  Rechazo de la producción.  Contaminación ambiental  Arrastre de fertilizantes y pesticidas.  Ingreso de contaminantes generados aguas arriba.  Descarga de contaminantes aguas abajo.  Contaminación del manto freático.
  • 11. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 11 ¿Cuándo analizar el agua?  Antes de establecer nuevas fuentes de agua  Antes de establecer un sistema de riego  Época seca y época de lluvias  Monitoreo de programas de fertirriego  Aplicación de pesticidas  Según programas preestablecidos para inocuidad  Cuando se detectan anomalías 3. CARACTERÍSTICAS DE SUELOS SALINOS, SALINOS-SÓDICOS Y SÓDICOS  Suelos salinos La salinidad de los suelos se manifiesta por la presencia de sales solubles en la solución del mismo, estas sales aumentan la presión osmótica de la solución del suelo, restringiendo la posibilidad de succión del agua por las plantas, pudiendo impedir el abastecimiento de la misma (Porta, 2010).  Suelos salinos-sódicos Suelos salino-sódicos: el exceso de sales en general y del ion sodio en particular, ocasionan la llamada "sequía fisiológica" al imposibilitar la absorción de agua debido a la elevada presión osmótica de la solución del suelo (Porta, 2010).  Suelos sódicos Si el contenido de sodio es elevado con respecto a los otros cationes de complejo de intercambio del suelo (alto P.S.I.), puede producirse un efecto de dispersión de las partículas arcillosas y de la Materia Orgánica, con la correspondiente pérdida de estructura del mismo e impermeabilización, se deterioran las condiciones físicas del suelo, ya que estas partículas son arrastradas a pocos centímetros de profundidad, acumulándose y formando una capa pesada u horizonte de acumulación, de estructura prismática o columnar, poco permeable (Porta, 2010).
  • 12. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 12 El límite crítico de contenido de sodio es del porcentaje de sodio de intercambio (PSI) igual o mayor a quince, o de 2.5 me 100g-1 de suelo. Como se muestra en el cuadro: Si el contenido de sodio es elevado deteriora las condiciones físicas del suelo, ya que estas partículas son arrastradas a pocos centímetros de profundidad, acumulándose y formando una capa pesada u horizonte de acumulación, de estructura prismática o columnar, poco permeable (Porta, 2010). Relación de Adsorción de Sodio (Suárez) ▪ Porcentaje de sodio intercambiable (PSI) en equilibrio con el agua: PSI = Na (meq/l) 100 / Suma de cationes (Na+, Ca+2, Mg+2, K+) (meq/l) Na+ = meq/l = mg/l x 0.0434 Ca+2 = meq/l = mg/l x 0.0499 Mg+2 = meq/l = mg/l x 0.0822 K+ = meq/l = mg/l x 0.0321
  • 13. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 13 4. TOLERANCIA SALINA DE ALGUNOS CULTIVOS La productividad de un cultivo puede venir afectada por la concentración de sales en el agua utilizada para regar, que a su vez dependerá del tipo de cultivo, el tipo de suelo y condiciones ambientales (Thompson y Troeh, 2004). Los signos más comunes de que la planta ha sufrido daños debido a un alto contenido en sales es reducción de la masa productiva y del tamaño de la misma y así como de su desarrollo. Los diferentes cultivos tienen distintos niveles de tolerancia a la salinidad, a partir de los cuales se producen pérdidas en la productividad para dicho cultivo en el cuadro 2 se muestra la tolerancia de algunos cultivos a las sales. Tolerancia a la salinidad de algunos cultivos comunes.
  • 14. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 14 Tolerancia a la salinidad de los cultivos horticolas Tolerancia a la salinidad de los cultivos forrajeros
  • 15. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 15 Tolerancia a la salinidad de los cultivos frutales 5. CLASIFICACIÓN DEL AGUA DE RIEGO El tipo de agua que se utilice como agua de riego tiene dos efectos importantes, a corto plazo influye en la producción y calidad del cultivo; a largo plazo ciertas aguas pueden perjudicar el suelo hasta hacerlo totalmente inservible para la agricultura. Sea cual sea el origen del agua debe de cumplir la calidad que se exige y únicamente en ciertas situaciones o para ciertas producciones pueden variarse los márgenes establecidos, siempre que no afecte las propiedades del suelo (Marín et al., 2002). Para determinar la necesidad de tratamiento y la correcta tecnología de tratamiento, los contaminantes específicos en el agua deben ser identificados y ser medidos. Los contaminantes del agua se pueden dividir en dos grupos: contaminantes disueltos y sólidos suspendidos. Los sólidos suspendidos, tales como limo, arena y virus, son generalmente responsables de impurezas visibles. La materia suspendida consiste en partículas muy pequeñas, que no se pueden quitar por medio de deposición. Pueden ser identificadas con la descripción de características visibles del agua, incluyendo turbidez y claridad, gusto, color y olor del agua (Marín et al., 2002; Moya, 2009).
  • 16. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 16 La materia suspendida en el agua absorbe la luz, haciendo que el agua tenga un aspecto nublado. Esto se llama turbidez, la cual se puede medir con varias diversas técnicas, esto demuestra la resistencia a la transmisión de la luz en el agua (Usón et al., 2010) El color puede sugerir que las impurezas orgánicas estén presentes. En algunos casos el color del agua puede ser causado incluso por los iones de metales. El color es medido por la comparación de diversas muestras visualmente o con un espectrómetro. Éste es un dispositivo que mide la transmisión de luz en una sustancia, para calcular concentraciones de ciertos contaminantes. Cuando el agua tiene un color inusual esto generalmente no significa una preocupación para la salud (Usón et al., 2010) La detección del olor puede ser útil, porque éste puede sugerir incluso niveles bajos de contaminantes. Sin embargo, en la mayoría de los países la detección de contaminantes con olor está limitada a terminantes regulaciones, pues puede ser un peligro para la salud cuando algunos contaminantes peligrosos están presentes en una muestra (Usón et al., 2010). 6. EFECTO DE LA CALIDAD DEL AGUA SOBRE ALGUNAS PROPIEDADES DEL SUELO  Propiedades físicas El poder dispersante del sodio de las aguas bicarbonatadas sódicas sobre la materia orgánica (MO) y las arcillas, causa un colapso en los macro y micro poros reduciendo el movimiento de gases y agua. Estos problemas asociados con la inestabilidad estructural producen erosión, dificultad de la preparación de la cama de siembra y pobre establecimiento de plantas. Los poros reducen su tamaño como resultado de la expansión y dispersión de las arcillas, resultando en una pérdida general de la porosidad del suelo, y dando lugar a cambios en la permeabilidad del mismo (afectando la dinámica del agua). En efecto, uno de los principales impactos del sodio en el suelo es la reducción de la conductividad hidráulica bajo condiciones de flujo saturado, ejerciendo menos influencia bajo condiciones de flujo no saturado. La compactación y fractura de los suelos acentúan los efectos adversos del sodio (Porta, 2010).
  • 17. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 17  Propiedades químicas Si bien las aguas bicarbonatadas sódicas producen modificaciones en las propiedades químicas del suelo, tales como: acidez (pH), aumento de conductividad eléctrica (CE), porcentaje sodio intercambiable (PSI) y porcentaje de saturación con bases (PSB); estas no llegan al punto de afectar el normal desarrollo del cultivo, y no son cambios atribuibles al sodio, sino a aguas con altos contenidos de sales en general (Porta, 2010). No hay un límite preciso en los valores de sodio de los suelos a partir del cual comienzan a deteriorarse sus condiciones físicas. El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA, 1976) tomó 14% de PSI como valor para definir horizonte nátrico. Sin embargo, son numerosos los casos donde se observan los efectos negativos de este catión con valores muy inferiores a los mencionados (Porta, 2010).  Clases de agua para riego:  CLASE C1: Agua de baja salinidad, puede usarse para la mayor parte de los cultivos, en casi todos los suelos. Con las prácticas habituales de riego, la salinidad del suelo tiende a niveles muy bajos salvo en suelos muy poco permeables, con los cuales se requerirá intercalar riegos de lavado.  CLASE C2: Agua de salinidad moderada, puede usarse en casi todos los cultivos con suelos de buena permeabilidad. En caso de permeabilidad deficiente del suelo, es necesario elegir el cultivo, evitando aquellos muy sensibles a las sales. Se requiere riegos de lavado ocasionales.  CLASE C3: Agua de salinidad media, debe usarse en suelos de permeabilidad moderada a buena, y aun así, efectuar riegos de lavado para evitar que se acumulen las sales en cantidades nocivas para las plantas. Deben seleccionarse cultivos con tolerancia a la salinidad.
  • 18. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 18  CLASE C4: Agua de salinidad Alta, sólo debe usarse en casos de suelos de buena permeabilidad, para que los riegos de lavado, produzcan una lixiviación suficiente para impedir que las sales se acumulen en cantidades peligrosas. Deben también seleccionarse los cultivos adecuados a estas condiciones.  CLASE C5: Agua de salinidad muy alta, inapropiada para el riego; sólo puede usarse en suelos muy permeables y con manejos técnicos muy cuidadosos.  CLASE C6: Agua extremadamente salina, no apta para el riego. Los riegos de lavado, son necesarios en la medida que las lluvias no sean suficientemente frecuentes e intensas para provocar la lixiviación de las sales acumuladas, transportándolas a profundidades mayores a la zona de raíces. El Laboratorio de salinidad de RIVERSIDE (U.S.) clasifica la peligrosidad de sodificación del suelo por el agua de riego en función de su índice R.A.S (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010). Según disponibilidad de sodio:  CLASE S1: Bajo peligro de sodificación: Pueden usarse en casi todos los suelos sin riesgo de que el nivel del sodio de intercambio se eleve demasiado (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).  CLASE S2: Peligro de sodificación Mediano: estas aguas pueden usarse en suelos de textura gruesa o con buena permeabilidad. En suelos de textura fina o con drenaje deficiente, puede elevarse el sodio de intercambio, este efecto se ve atenuado en suelos con Yeso (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
  • 19. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 19  CLASE S3: Alto peligro de sodificación: son capaces de originar sodificación en casi todos los tipos de suelo, por lo que se requiere manejos técnicos específicos para mejorar el drenaje y lixiviado como a su vez, medidas correctivas como incorporación de yeso (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).  CLASE S4: Muy Alto peligro de sodificación: Aguas inadecuadas para el riego, salvo condiciones de muy baja salinidad. El Calcio proveniente de los Carbonatos de Calcio del suelo o del yeso puede disminuir el peligro de sodificación. El peligro de sodificación de suelo es agravado y acelerado por la presencia de Carbonato o Bicarbonato de sodio (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
  • 20. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 20 7. POTABILIZACION DE AGUA Y LA CALIDAD DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO: 7.1.POTABILIZACION: La potabilización es un proceso que se lleva a cabo sobre cualquier agua para transformarla en agua potable y de esta manera hacerla absolutamente apta para el consumo humano. La potabilización, mayormente, se realiza sobre aguas originadas en manantiales naturales y en aguas subterráneas. El agua potable es aquella agua que puede ser consumida por los seres humanos sin ningún tipo de restricción porque se encuentra absolutamente limpia de por ejemplo, sólidos suspendidos, aglomeración, de coloides, de organismos patógenos, de hierro y manganeso, sedimentación y corrosión, entre otras cuestiones. Tal situación es posible gracias al proceso que se lleva a cabo en las plantas potabilizadoras destinadas para tal fin. El PH del agua potable debe encontrarse entre los 6,5 y los 8,5. 7.2.ETAPAS DEL PROCESO DE POTABILIZACION: Las etapas para el proceso de potabilización a grandes rasgos son las siguientes: 7.2.1. TOMA DE AGUA: Punto de captación de las aguas; REJA. Impide la penetración de elementos de gran tamaño (ramas, troncos, peces, etc.) 7.2.2. DESARENADOR: Sedimenta arenas que van suspendidas para evitar dañar las bombas. 7.2.3. BOMBEO DE BAJA: (bombas también llamadas de baja presión) Toman el agua directamente de un río, lago o embalse, enviando el agua cruda a la cámara de mezcla. 7.2.4. CÁMARA DE MEZCLA: Donde se agrega al agua productos químicos. Los principales son los coagulantes (sulfato de alúmina), alcalinizantes (cal). 7.2.5. DECANTADOR: El agua llega velozmente a una pileta muy amplia donde se aquieta, permitiendo que se depositen las impurezas en el fondo. Para acelerar esta operación, se le agrega a las aguas coagulantes que atrapan las impurezas formando pesados coágulos. El agua sale muy clarificada y junto con la suciedad quedan gran parte de las bacterias que contenía.
  • 21. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 21 7.2.6. FILTRO: El agua decantada llega hasta un filtro donde pasa a través de sucesivas capas de arena de distinto grosor. Sale prácticamente potable. 7.2.7. DESINFECCIÓN: Para asegurar aún más la potabilidad del agua, se le agrega cloro que elimina el exceso de bacterias y lo que es muy importante, su desarrollo en el recorrido hasta las viviendas. 7.2.8. BOMBEO DE ALTA: Toma el agua del depósito de la ciudad. 7.2.9. TANQUE DE RESERVA: Desde donde se distribuye a toda la ciudad. 7.2.10. CONTROL FINAL: Antes de llegar al consumo, el agua es severamente controlada por químicos expertos, que analizan muestras tomadas en distintos lugares del sistema.
  • 22. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 22 8. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE EN EL PROYECTO ESPECIAL CHAVIMOCHIC 1. Zona de captación. 2. Desarenadores. 3. Obras de reparto – zona de mezcla. 4. Decantadores. 5. Proceso de filtración. 6. Postcloracion. 7. Reservorio. 8. Control de calidad.
  • 23. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 23 8.1.HISTORIA: Desde su fundación, la ciudad de Trujillo, se abastecía del rio Moche. El sistema de distribución estaba conformada por la llamada acequia vieja, el estanco de agua ubicado en lo que es hoy el mercado la unión conformado por 14 pozos que sedimentaban las arenas de rio y el estanque de repartimiento, habían varias acequias que llevaban el agua del estanque a solares para consumo de los habitantes y el riego de los huertos viñas y jardines de la ciudad. La acequia vieja de Trujillo atravesaba las tierras de Laredo el fundo de trapiche, seguía por detrás del cerro Pesqueda cruzaba tierras en el sector San Rosa continuaba por la cabecera del Palomar, entraba a las tierras del molino Hoyle, bajaba por la calle Rímac y terminaba su recorrido en el estanque de repartimiento. El crecimiento de la ciudad demando la ampliación del sistema de abastecimiento de agua finalmente en el siglo XX, el rudimentario sistema se transformó en una moderna planta de tratamiento. La Planta de Tratamiento de Agua Potable está ubicada en el Alto Moche, km 539 Panamericana Norte, a 170 msnm. El inicio de construcción de obras fue el 07 de junio de 1995 y concluyeron los trabajos de obras el 22 de setiembre de 1996. Tiene una extensión de 30,450 m2 y la tecnología para su construcción fue Degremont (Francia). El monto de inversión fue de US$ 17 560,000.00 dólares. La Planta de Tratamiento de Agua Potable inicia sus operaciones en Octubre de 1996.El agua que es tratada en la Planta de Tratamiento de Agua Potable viene del río Santa a través del Canal Madre, que ha sido captada por Bocatoma a 412 msnm. Hay que tener en cuenta que el agua que viene del río Santa contiene muchos sólidos en suspensión (coloides), entre ellos: limos, arcillas, areniscas, sólidos en putrefacción; residuos de insumos químicos (insecticidas), residuos fecales, materiales orgánicos en descomposición (animales muertos), que contribuyen a la contaminación de la misma. Para eliminar todos estos elementos se utilizan procesos físicos e insumos químicos. El agua cruda ingresa a la Planta de Tratamiento a través de un par de compuertas que regulan el caudal captado, allí están ubicadas 02 rejillas gruesas que retienen los sólidos grandes que trae el agua. Un canal aductor permite el ingreso del agua, éste une una obra mayor (Canal Madre) con una obra menor (Planta de Tratamiento de Agua).
  • 24. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 24
  • 25. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 25 8.2.PARTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO: a. Zona de captación (1): Al ingresar el agua cruda a la Planta de Tratamiento, en el fondo del Canal, existe una sonda ultrasónica que mide el caudal del agua cruda que está ingresando; y esa lectura de medición la envía al panel central donde hay un visor que indica la cantidad de agua que está ingresando a la Planta de Tratamiento.
  • 26. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 26 Al pasar la sonda ultrasónica, se añade el primer reactivo: un polímero aniónico, que es un floculante y tiene acción en las cargas pesadas (areniscas), para que puedan decantar en el Desarenador. Los limos, arcillas, areniscas y otras partículas decantan y van mermando la cantidad de sólidos en suspensión que dan la turbidez al agua cruda. b. Desarenador(2): Inmediatamente el agua pasa al Desarenador compuesto de Dos naves de 4 x 22 m. Los Desarenadores tienen a su entrada dos muros tranquilizadores con orificios de 35 cm de diámetro, cada uno. El agua viene con velocidad pero el muro rompe esa velocidad y el agua ingresa lentamente a los Desarenadores por dichos orificios. El Desarenador tiene dos compuertas de limpia y 02 vertederos. Estos Desarenadores son limpiadas periódicamente, se hace un lavado hidráulico y los residuos arrojados al río Moche. Las partículas que sedimentan en los Desarenadores son eliminadas mediante la limpieza que se hace de un lavado hidráulico.
  • 27. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 27 c. Obra de reparto – zona de mezcla: Luego el agua pasa al módulo de Obra de Reparto, aquí se añade Cloro (gaseoso) para desinfectar completamente el agua (bacterias, virus, restos fecales y población microbiana en general). También se inyecta Cal Hidratada, cuando lo requiere el agua para regular el PH (acidez) para que se pueda llevar adecuadamente la floculación. Después se inyecta el Sulfato de Aluminio (líquido), que es un coagulante. El agua pasa al módulo de Mezcla Rápida, allí se añade el Polímero Catiónico que es un ayudante de floculación. Estos reactivos desestabilizan el núcleo de las partículas que están en suspensión entonces estas partículas pierden fuerza y decantan, caen. Estas reacciones se producen en los Decantadores. Aquí suceden los procesos de coagulación y floculación.
  • 28. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 28 d. Decantadores (4) En los Decantadores el agua se desprende de los sólidos en suspensión y obtiene una velocidad ascensional. El Decantador consta de un Sistema Pulsator Laminar que hace la separación del agua de los lodos. En el Decantador se separan los lodos hacia una zona de captación de lodos, se acumulan y son extraídos secuencialmente a tiempos determinados, por un equipo extractor de lodos. En los Decantadores el agua decantada sube a una velocidad ascensional. Allí hay unas láminas de plástico inclinado, allí choca el agua (para quitar al agua velocidad), y pasa por las canaletas, éstas tienen unos orificios que llevan al agua hacia los filtros. e. Proceso de filtración: Los filtros son unas estructuras cuya finalidad es retener las partículas finas que salen del Decantador. Para retener estas partículas el filtro consta de un lecho filtrante de, más o menos, 1 m. de arena. Y en la parte baja de la arena hay unos 15 cm de grava uniforme (de 1/8). Esta grava está diseminada en toda el área del filtro. Este lecho filtrante está sostenido por unas losas, y en estas losas están colocadas unas Toberas de plástico, más o menos de 30 cm de largo que tienen una cabecita enroscada en la losa. Esta cabecita tiene unas ranuras muy finas donde no pasa la arena, solo pasa el agua. Estas ranuras son finas.
  • 29. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 29 La arena de los Filtros tiene una granulometría especial, de 0.92mm De tal manera que al ingresar el agua por la parte superior del filtro y cruza el lecho filtrante las partículas muy finas se alojan en los espacios de los granos de arena que se llaman intercisos. Luego el agua va a una caja recolectora de agua filtrada y es entregada por un sifoneo a una Cisterna, que recolecta el agua filtrada. f. Zona de Postcloracion: Luego el agua va a la zona de Post Cloración donde se inyecta cloro residual, a una dosis adecuada. También se añade Cal Hidratada para rectificar el Ph y no permitir las formaciones de algas y hongos en las paredes de las tuberías que trasladan el agua hacia los reservorios de Sedalib.
  • 30. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 30 g. Reservorio: Del reservorio, que tiene una capacidad de 4,000 m3, existe una tubería de 18 Km. Hasta el reservorio de Sedalib. 8.3.CONTROL DE CALIDAD DEL AGUA: El agua producida en la PTAP es controlada por el Laboratorio Físico -Químico; y Microbiológico del PECH. 8.4. PRODUCCION DE AGUA POTABLE Y POBLACION BENEFICIADA: Hechos los trabajos de ampliación, culminados el año pasado (2007), la Planta de Tratamiento de Agua Potable produce 1,250 litros de agua por segundo; y beneficia al 70 % de la población de Trujillo y Distritos. 8.5. PROCESOS QUIMICOS IMPORTANTES La floculación es un proceso químico mediante el cual, con la adición de sustancias denominadas floculantes, se aglutina las sustancias coloidales presentes en el agua, facilitando de esta forma su decantación y posterior filtrado. Es un paso de la potabilización de aguas de origen superficial y también del tratamiento de aguas servidas domésticas, industriales y de la minería.
  • 31. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 31 La Coagulación es la desestabilización de las partículas coloidales, causada por la adición de un reactivo químico llamado Coagulante el cual, neutralizando sus cargas electrostáticas, hace que las partículas tiendan a unirse entre sí. Los factores que pueden promover la floculación coagulación son el gradiente de la velocidad, el tiempo, y el pH. El tiempo y el gradiente de la velocidad son importantes al aumentar la probabilidad de que las partículas se unan y da más tiempo para que las partículas se desciendan, por efecto de la gravedad, y así se acumulen en el fondo. Por otra parte el pH es un factor prominente en acción desestabilizadora de las sustancias coagulantes y floculantes. 8.6.PRECIO DEL AGUA: A la fecha el Proyecto Especial CHAVIMOHIC vende el agua a SEDALIB al precio de S/.0.2707/m3 de agua tratada.
  • 32. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 32 9. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Se puede definir como la combinación de los residuos líquidos procedentes tanto de residencias como de instituciones públicas y establecimientos industriales y comerciales a los que pueden agregarse, eventualmente, aguas subterráneas, superficiales y pluviales. 9.1.Origen de las aguas residuales Por su origen las aguas residuales presentan en su composición diferentes elementos que se pueden resumir como: Componentes suspendidos  Gruesos (inorgánicos y orgánicos).  Finos (inorgánicos y orgánicos). Componentes disueltos  Inorgánicos.  Orgánicos. 9.2.Clasificación de las aguas residuales: En general las aguas residuales se clasifican así: A. AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS (ARD): son las provenientes de las actividades domésticas de la vida diaria como lavado de ropa, baño, preparación de alimentos, limpieza, etc. Estos desechos presentan un alto contenido de materia orgánica, detergentes y grasas. Su composición varía según los hábitos de la población que los genera. B. AGUAS DE LLUVIAS (ALL): son las originadas por el escurrimiento superficial de las lluvias que fluyen desde los techos, calles, jardines y demás superficies del terreno. Los primeros flujos de ALL son generalmente muy contaminados debido al arrastre de basura y demás materiales acumulados en la superficie. La naturaleza de esta agua varía según su procedencia: zonas urbanas, rurales, semi rurales y aún dentro de estas zonas se presentan enormes variaciones según el tipo de actividad o uso del suelo que se tenga.
  • 33. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 33 C. RESIDUOS LÍQUIDOS INDUSTRIALES (RLI): son los provenientes de los diferentes procesos industriales. Su composición varía según el tipo de proceso industrial y aún para un mismo proceso industrial, se presentan características diferentes en industrias diferentes. Los RLI pueden ser alcalinos o ácidos, tóxicos, coloreados, etc, su composición refleja el tipo de materias primas utilizado dentro del proceso industrial. D. AGUAS RESIDUALES AGRÍCOLAS (ARA): son las que provienen de la escorrentía superficial de las zonas agrícolas. Se caracterizan por la presencia de pesticidas, sales y un alto contenido de sólidos en suspensión. La descarga de esta agua es recibida directamente por los ríos o por los alcantarillados 9.3. TIPOS DE TRATAMIENTOS. Aquellos métodos de tratamiento en los que predominan los fenómenos físicos se conocen como operaciones unitarias, mientras que aquellos métodos en los que la eliminación de los contaminantes se realiza con base en procesos químicos o biológicos se conocen como procesos unitarios. TRATAMIENTOS PRELIMINARES: Aunque no reflejan un proceso en sí, sirven para aumentar la efectividad de los tratamientos primarios, secundarios y terciarios. Las aguas residuales que fluyen desde los alcantarillados a las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), son muy variables en su flujo y contienen gran cantidad de objetos, en muchos casos voluminosos y abrasivos, que por ningún motivo deben llegar a las diferentes unidades donde se realizan los tratamientos y deben ser removidos. Para esto son utilizado los tamices, las rejas, los microfiltros, etc.
  • 34. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 34 9.4.PLANTA DE AGUAS RESIDUALES Tamizado: Los tamices auto limpiantes están construidos con mallas dispuestas en una inclinación particular que deja atravesar el agua y obliga a deslizarse a la materia sólida retenida hasta caer fuera de la malla por sí sola. La gran ventaja de este equipo es que es barato, no tiene partes móviles y el mantenimiento es mínimo, pero necesita un desnivel importante entre el punto de alimentación del agua y el de salida. Rejas: Se utilizan para separar objetos de tamaño más importante que el de simples partículas que son arrastrados por la corriente de agua. Se utilizan solamente en desbastes previos. El objetivo es proteger los equipos mecánicos e instalaciones posteriores que podrían ser dañados u obstruidos con perjuicio de los procesos que tuviesen lugar. Se construyen con barras metálicas de 6 o más mm de espesor, dispuestas paralelamente y espaciadas de 10 a 100 mm. Se limpian mediante rastrillos que pueden ser manejados manualmente o accionados automáticamente. Para pequeñas alturas de la corriente de agua se emplean rejas curvas y para alturas mayores rejas longitudinales dispuestas casi verticalmente.
  • 35. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 35 Microfiltraciòn: Los microfiltros trabajan a baja carga, con muy poco desnivel, y están basados en una pantalla giratoria de acero o material plástico a través de la cual circula el agua. Las partículas sólidas quedan retenidas en la superficie interior del microfiltro que dispone de un sistema de lavado continuo para mantener las mallas limpias. Se han utilizado eficazmente para separar algas de aguas superficiales y como tratamiento terciario en la depuración de aguas residuales. Según la aplicación se selecciona el tamaño de malla indicado. Con mallas de acero pueden tener luces del orden de 30 micras y con mallas de poliéster se consiguen buenos rendimientos con tamaños de hasta 6 micras.
  • 36. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 36 9.5.TRATAMIENTOS PRIMARIOS: El principal objetivo es el de remover aquellos contaminantes que pueden sedimentar, como por ejemplo los sólidos sedimentables y algunos suspendidos o aquellos que pueden flotar como las grasas. El tratamiento primario presenta diferentes alternativas según la configuración general y el tipo de tratamiento que se haya adoptado. Se puede hablar de una sedimentación primaria como último tratamiento o precediendo un tratamiento biológico, de una coagulación cuando se opta por tratamientos de tipo físico-químico. Sedimentación primaria: Se realiza en tanques ya sean rectangulares o cilíndricos en donde se remueve de un 60 a 65% de los sólidos sedimentables y de 30 a 35% de los sólidos suspendidos en las aguas residuales. En la sedimentación primaria el proceso es de tipo floculento y los lodos producidos están conformados por partículas orgánicas. Un tanque de sedimentación primaria tiene profundidades que oscilan entre 3 y 4m y tiempos de detención entre 2 y 3 horas. En estos tanques el agua residual es sometida a condiciones de reposo para facilitar la sedimentación de los sólidos sedimentables. El porcentaje de partículas sedimentadas puede aumentarse con tiempos de detención más altos, aunque se sacrifica eficiencia y economía en el proceso; las grasas y espumas que se forman sobre la superficie del sedimentador primario son removidas por medio de rastrillos que ejecutan un barrido superficial continuo. Precipitación química – coagulación: La coagulación en el tratamiento de las aguas residuales es un proceso de precipitación química en donde se agregan compuestos químicos con el fin de remover los sólidos. El uso de la coagulación ha despertado interés sobre todo como tratamiento terciario y con el fin de remover fósforo, color, turbiedad y otros compuestos orgánicos.
  • 37. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 37 9.6.TRATAMIENTOS SECUNDARIOS: El objetivo de este tratamiento es remover la demanda biológica de oxígeno (DBO) soluble que escapa a un tratamiento primario, además de remover cantidades adicionales de sólidos sedimentables. El tratamiento secundario intenta reproducir los fenómenos naturales de estabilización de la materia orgánica, que ocurre en el cuerpo receptor. La ventaja es que en ese proceso el fenómeno se realiza con más velocidad para facilitar la descomposición de los contaminantes orgánicos en períodos cortos de tiempo. Un tratamiento secundario remueve aproximadamente 85% de la DBO y los SS aunque no remueve cantidades significativas de nitrógeno, fósforo, metales pesados, demanda química de oxígeno (DQO) y bacterias patógenas. Además de la materia orgánica se va a presentar gran cantidad de microorganismos como bacterias, hongos, protozoos, rotíferos, etc, que entran en estrecho contacto con la materia orgánica la cual es utilizada como su alimento. Los microorganismos convierten la materia orgánica biológicamente degradable en CO2 y H2O y nuevo material celular. Además de estos dos ingredientes básicos microorganismos – materia orgánica biodegradable, se necesita un buen contacto entre ellos, la presencia de un buen suministro de oxígeno, aparte de la temperatura, PH y un adecuado tiempo de contacto. Para llevar a efecto el proceso anterior se usan varios mecanismos tales como: lodos activados, biodisco, lagunaje, filtro biológico.
  • 38. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 38  Lodos Activados: Es un tratamiento de tipo biológico en el cual una mezcla de agua residual y lodos biológicos es agitada y aireada. Los lodos biológicos producidos son separados y un porcentaje de ellos devueltos al tanque de aireación en la cantidad que sea necesaria. En este sistema las bacterias utilizan el oxígeno suministrado artificialmente para desdoblar los compuestos orgánicos que a su vez son utilizados para su crecimiento. A medida que los microorganismos van creciendo se aglutinan formando los lodos activados; éstos más el agua residual fluyen a un tanque de sedimentación secundaria en donde sedimentan los lodos. Los efluentes del sedimentador pueden ser descargados a una corriente receptora; parte de los lodos son devueltos al tanque con el fin de mantener una alta población bacterial para permitir una oxidación rápida de la materia orgánica.  Biodisco: Es tan eficaz como los lodos activados, requiere un espacio mucho menor, es fácil de operar y tiene un consumo energético inferior. Está formado por una estructura plástica de diseño especial, dispuesto alrededor de un eje horizontal. Según la aplicación puede estar sumergida de un 40 a un 90% en el agua a tratar, sobre el material plástico se desarrolla una película de microorganismos, cuyo espesor se autorregula por el rozamiento con el agua, en la parte menos sumergida, el contacto
  • 39. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 39 periódico con el aire exterior es suficiente para aportar el oxígeno necesario para la actividad celular.  Lagunaje: El tratamiento se puede realizar en grandes lagunas con largos tiempos de retención (1/3 días) que les hace prácticamente insensibles a las variaciones de carga, pero que requieren terrenos muy extensos. La agitación debe ser suficiente para mantener los lodos en suspensión excepto en la zona más inmediata a la salida del efluente.  Filtro Biológico: Está formado por un reactor, en el cual se ha situado un material de relleno sobre el cual crece una película de microorganismos aeróbicos con aspecto de limos . La altura del filtro puede alcanzar hasta 12m. El agua residual se descarga en la parte superior mediante un distribuidor rotativo cuando se trata de un tanque circular. A medida que el líquido desciende a través del relleno entra en contacto con la corriente de aire ascendente y los microorganismos. La materia orgánica se descompone lo mismo que con los lodos activados, dando más material y CO2.
  • 40. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 40 9.7.TRATAMIENTOS TERCIARIOS: Tiene el objetivo de remover contaminantes específicos, usualmente tóxicos o compuestos no biodegradables o aún la remoción complementaria de contaminantes no suficientemente removidos en el tratamiento secundario. Como medio de filtración se puede emplear arena, grava antracita o una combinación de ellas. El pulido de efluentes de tratamiento biológico se suele hacer con capas de granulometría creciente, duales o multimedia, filtrando en arena fina trabajando en superficie. Los filtros de arena fina son preferibles cuando hay que filtrar flóculos formados químicamente y aunque su ciclo sea más corto pueden limpiarse con menos agua. La adsorción con carbón activo se utiliza para eliminar la materia orgánica residual que ha pasado el tratamiento biológico.
  • 41. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 41 10. OSMOSIS INVERSA (OI) Para comprender bien el fenómeno de Osmosis Inversa es importante conocer primero el proceso de la osmosis natural. En el fenómeno de Osmosis, el agua se mueve a través de una membrana semipermeable desde una zona de baja concentración hacia una zona más concentrada (de sales e impurezas), hasta un punto en que se alcanza un equilibrio de fuerzas. (www.hidrotec.cl/PDF/ficha4.pdf) La Osmosis Inversa es el proceso en el cual se logra revertir el proceso natural de la osmosis mediante la aplicación de una alta presión al lado de la membrana con mayor concentración de sales e impurezas. Con esto se logra que el agua pase al otro lado de la membrana logrando así una mayor cantidad de agua pura. (www.hidrotec.cl/PDF/ficha4.pdf)
  • 42. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 42 De manera sencilla se puede decir que los equipos de osmosis inversa, pueden mejorar la calidad de agua, se han usado en forma extensiva para convertir el agua salina en agua de consumo, para tratar agua de desecho y para recuperar las sales disueltas en agua en procesos industriales, (www.prowaterargentina.com.ar/articulos/INFO_OSM_INV_06.pdf) A partir de la técnica de Osmosis Inversa es posible aprovechar agua dura, salobre o de mar y obtener agua pura para el consumo humano y otros diversos usos. El tratamiento por osmosis inversa reduce la concentración de solidos totales disueltos incluyendo una variedad de iones, metales y partículas muy chicas en suspensión como los asbestos. La osmosis inversa también remueve contaminantes orgánicos, algunos detergentes y pesticidas específicos. (www.prowaterargentina.com.ar/articulos/INFO_OSM_INV_06.pdf) Para proyectar un equipo de Osmosis Inversa es fundamental contar con: 1. Caracterización del agua de alimentación. 2. Caudal a tratar. 3. Uso del agua de producto. Con estos datos se determinara la presión de trabajo y la configuración de las membranas para el equipo de Osmosis inversa y el pre-tratamiento adecuado para evitar problemas de incrustaciones o ensuciamiento. Los equipos de Osmosis inversa están constituidos básicamente por: 1. Fuente de presión. 2. Pre-tratamiento y acondicionamiento 3. Contenedor y membranas de Osmosis inversa. 4. Medidores de flujo de permeado, concentrado y reciclado. 5. Control mediante microprocesador. 6. Panel de protección, mando y control. 7. Sistema de post-tratamiento.
  • 43. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 43 Aplicaciones del Proceso de Osmosis Inversa:  Potabilización de agua.  Desalinización.  Aguas de proceso.  Agua de alimentación de caldera y sistemas de vapor.  Industria farmacéutica y cosmética.  Industria minera y petroquímica. A pesar de que los sistemas de OI pueden remover todos los microorganismos del agua, es recomendado que solo sean usados para tratar agua microbiológicamente apta (que no presente bacterias coliformes). Algunos sistemas de OI pueden ser usados para eliminar los protozoos del agua y tienen certificado de la organización internacional NSF. (www.prowaterargentina.com.ar/articulos/INFO_OSM_INV_06.pdf)
  • 44. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 44 Los sistemas de Osmosis inversa no remueven todos los contaminantes del agua. Los gases disueltos como oxígeno y dióxido de carbono (que no son contaminantes) pueden atravesar la membrana de OI, pero desafortunadamente el sulfuro de hidrogeno (un gas que tiene un olor muy desagradable) también puede atravesar la membrana. La OI no es un método muy efectivo en reducir trihalometanos, algunos pesticidas, solventes y otros químicos orgánicos volátiles.
  • 45. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 45 Tabla: Composición del agua de mar
  • 46. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 46 III. CONCLUSIONES:  La calidad del agua y su disponibilidad es un tema muy importante desde el punto de vista económico, ecológico y político, ya que de la calidad depende el uso que le dé la humanidad.  Para determinar la calidad del agua se emplean indicadores y estándares como la conductividad eléctrica, salinidad, dureza, turbidez y es importante mencionar la relación de adsorción de sodio ya que es muy usado para determinar la calidad del agua para riego.  El proceso de potabilización consiste en modificar las propiedad físicas y químicas del agua para hacerlas aptas para el consumo humano o para otros usos como en irrigaciones.
  • 47. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 47 IV. BIBLIOGRAFIA:  AGUILERA C., M.; MARTÍNEZ E., R. 1996. Relaciones agua-suelo-planta- atmósfera. Editorial Universidad Autónoma de Chapingo. México.  CÁNOVAS, J. 1986. Calidad agronómica de las agua para riego. Ministerio de agricultura, pesca y alimentación. Madrid, España.  LANGLAIS, C.; RYCKENWAERT, P. 2008. Guía de cultivos protegidos de hortalizas en zona tropical húmeda. Editorial Cirad.  MARÍN G., M.; ARAGÓN R., P.; GÓMEZ B., C. 2002 Análisis químico de suelos y aguas. Manual de laboratorio. Editorial Universidad Politécnica de Valencia.Valencia, España.  MOYA T., J. 2009. Riego localizado y fertirrigación. 4ª ed. Editorial Mundi- Prensa. Madrid, España.  NÚÑEZ SOLÍS, JORGE.2001.Manejo y conservación de suelos. Primera edición. Editorial Universidad Estatal Costa rica.  PORTA, J. 2010. Introducción a la edafología: uso y protección de suelos. 2ª ed.Editorial Mundi-Prensa. Madrid, España.  METCALF & EDDY. Ingeniería de aguas residuales, tratamiento, vertido y reutilización. Editorial Mc Graw Hill.  USÓN M., A.; BOIXADERA L., N.; BOSCH S., A.; MARTÍN E., A. 2010. Tecnología de suelos: estudio de casos. Editorial Universidad de Zaragoza. Zaragoza, España.  VELARDE, F. 2008. Manual de técnicas de jardinería II. Mantenimiento. Editorial. Mundi-Prensa. Madrid, España.  LINCOGRAFIA:  www.prowaterargentina.com.ar/articulos/INFO_OSM_INV_06.pdf  www.hidrotec.cl/PDF/ficha4.pdf
  • 48. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 48 V. ANEXOS: ESTANDARES DE LA CALIDAD DEL AGUA La EPA (Environmental Protección Agency: Agencia de Protección del Medio Ambiente) es una agencia del gobierno federal de Estados Unidos encargada de proteger la salud humana y proteger el medio ambiente: aire, agua y suelo.
  • 49. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 49
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  • 68. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 68 Costos de producción de agua potable con osmosis inversa
  • 69. CALIDAD DEL AGUA CALIDAD DEL AGUA INGENIERIA AGRICOLA 69