modelo

1. 1
Contaminación del recurso
hídrico
Modelos de calidad de agua
Ing. Pilar Alva Tafur

2. 2
POR QUÉ?
AGUAS
RESIDUALES
DOMESTICAS
Consumo humano
Riego agrícola
Productos hidrobiológicos
RÍO
MAR
LAGO
USOS RELACIONADOS
A LA SALUD DE LAS
PERSONAS
MPACTO EN LOS USOS DEL CUERPO RECEPTOR

3. 3
Contaminación de ríos
 Materia orgánica
 Déficit de oxígeno
 Patógenos
 Sustancias tóxicas

4. 4
Contaminación de lagos
 Eutroficación
 Patógenos
 Sustancias
tóxicas

5. 5
Contaminación del mar
 Materia orgánica
 Déficit de oxígeno
 Patógenos
 Sustancias tóxicas

6. 6
HASTA CUANTO?
 Legislación
 Capacidad
asimilativa del
cuerpo receptor
 Tipo de uso de
los efluentes

7. 7
Hasta cuanto tratar?
Aspectos legales

8. 8
 Categoría 1: Poblacional y Recreacional
 Sub Categoría A: superficiales destinadas a la
producción de agua potable

A1: pueden ser potabilizadas con desinfección

A2: pueden ser potabilizadas con tratamiento convencional

A3: pueden ser potabilizadas con tratamiento avanzado
 Sub Categoría B: superficiales destinadas para
recreación

B1: Contacto primario

B2: Contacto secundario
Categorías – ECAs Agua
D.S. N° 002–2008–MINAM

9. 9
Categorías – ECAs Agua
DS 002–2008–MINAM
 Categoría 2: Actividades Marino Costeras
 Sub Categoría C1: extracción y cultivo de
mariscos bivalvos
 Sub Categoría C2: extracción y cultivo de otras
especies hidrobiológicas
 Sub Categoría C3: otras actividades

10. 10
 Categoría 3: Riego de vegetales y bebida de
animales
 I: Vegetales de tallo bajo
 II: Vegetales de tallo alto
 III: Bebida de animales
Categorías – ECAs Agua
DS 002–2008–MINAM

11. 11
 Categoría 4: Conservación del ambiente acuático
 I: Lagunas y lagos
 II: Ríos

de la costa y sierra

de la selva)
 III: Ecosistemas marino costeros

Estuarios

Marinos (500 m de la línea paralela de baja marea
hasta los límites territoriales)
Categorías – ECAs Agua
DS 002–2008–MINAM

12. 12
Límites Máximos Permisibles para efluentes de
PTAR
DS 003-2010-MINAM
Parámetro Unidad LMP
Aceites y grasas mg/L 20
Coliformes Termotolerantes NMP/100mL 10000
DBO mg/L 100
DQO mg/L 200
pH unidad 6,5 - 8,5
Sólidos Suspendidos Totales mg/L 150
Temperatura °C <35

13. 13
Aprovechar la capacidad
asimilativa del cuerpo receptor
Modelos de calidad del agua

14. 14
Modelos de calidad de agua
 Ríos: Soluciones analíticas
 Estuarios, lagos y mar: soluciones
numéricas – segmentos finitos
 Parámetros de calidad:
 Conservativos: Sólidos en suspensión
 No conservativos: Materia orgánica, patógenos
 Consecutivos: Oxígeno disuelto, nutrientes

15. 15
Balance de masas
Qe
Ce
Qr
Cr
Co
(Qr + Qe)
Qr.Cr + Qe.Ce
Qr + Qe
Co =

16. 16
Cinética de reacción
Qr
Cr
Qe
Ce
Co
x
U
dC
dx
= -K.C
C = Co.e
-K.x
U
Co
x

17. 17
Capacidad asimilativa
C
x
Co
Co’
Co”
Co”’
Contaminantes conservativos
C
x
Co Co’
Co”
Co”’
Contaminantes no conservativos
Qr
Cr
Q1
C1
Q2
C2
Q3
C3
Q4
C4

18. 18
Modelo Simplificado
• El modelo simplificado se aplica a los parámetros
tradicionales: Demanda Bioquímica de Oxígeno
(DBO), Oxígeno Disuelto y Coliformes Fecales (CF)
o Coliformes Termotolerantes.
• El modelo se basa en la aplicación de un simple
balance de masas para los parámetros DBO y CF y
la estimación del oxígeno disuelto mínimo con base
a una relación de primer orden para el déficit.

19. 19
Modelo simplificado – Parámetros
Tradicionales -Información necesaria
 Caudal de estiaje del río o arroyo
 Profundidad promedio del río, en el tramo en estudio, para
la época de estiaje.
 Temperatura promedio mensual en el período de estiaje.
 DBO del agua residual
 DBO del río o arroyo, asumir un valor igual o menor que 2
mg/L.
 CF del agua residual cruda, asumir 108
CF/100 ml.
 CF del río o arroyo, asumir un valor igual o menor que 10
CF/ 100mL.

20. 20
Realizar el balance de masas
ARRío
ARARRíoRío
(mezcla)
QQ
QDBOQDBO
DBO
+
+
=
ARRío
ARARRíoRío
(mezcla)
QQ
QCFQCF
CF
+
+
=

21. 21
Comparar con los ECAs y LMP
DBOdeECA≤(mezcla)DBO
CFdeECA≤(mezcla)CF
Si el valor de la mezcla es mayor que el
ECA, se requiere tratamiento
Además, estos valores deben cumplir
con los LMP para efluentes de PTAR

22. 22
Determinar el valor máximo en el
efluente
AR
RíoRíoARRíoDBO
(efluente)
Q
QDBO-)Q(QLMP
DBO
+
=
AR
RíoRíoARRíoCF
(efluente)
Q
QCF-)Q(QLMP
CF
+
=

23. 23
Determinar las eficiencias
requeridas
100x
DBO
DBODBO
(%)requeridaeficiencia
AR
efluenteelenmáximaAR −
=
100x
CF
CFCF
(%)requeridaeficiencia
AR
efluenteelenmáximoAR −
=

24. 24
Curva de oxígeno disuelto
Curva de oxígeno disuelto
0
5
10
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Distancia (Km)
O.D.(mg/L)
Cs
Dc
ODmín
cmín DCSOD −=

25. 25
Oxígeno Disuelto de Saturación
(Cs)
( )
( )2
0.000246T0.07174T1.52673
8005E-
32
T
T
ep
e760P
p760
pP
f
4T0.000077770.007991T0.41022T14.652CS
f.CSCS
−+
=
=
−
−
=
−+−=
=
T = Temperatura, en °C
P = Presión atmosférica, en mm Hg
P = presión de vapor a la temperatura T,
en mm Hg
E = Elevación del tramo en estudio en
metros sobre el nivel del mar

26. 26
La curva de OD está definida por
la función:












−





+
−
= U
Ka.x
-
U
Ka.x
U
Kr.x
-
ee-(eD *)
KrKa
Kd.Lo
Do
Lo = DBO ultima de la mezcla
Ka = Constante de reareación
Kd = Constante de desoxigenación
Kr = Constante de remoción de DBO
KaT = Ka20°C*1.024^(T-20)
KdT = Ka20°C*1.047^(T-20)
KrT = Ka20°C*1.047^(T-20)

27. 27
La condición más desfavorable
es la del déficit crítico






−
= φ1
φ
oc ΦLD
Método de Evaluación Rápida
Donde,
Dc: déficit crítico, mg/l
φ: Coeficiente de asimilación, adimensional
Lo: DBO última en el río una vez producida la mezcla con
las aguas residuales. Lo = DBO5(mezcla) x 1.46 (valor
aceptable para el caso de aguas residuales domésticas)

28. 28
La distancia crítica y déficit crítico
están definidos por la función:
Lo)]*kr)/(kd-(ka*Do-1Ln[-ka/kr(*xc
KrKa
u
−
=






= U
Kr.xc
-
e*Lo*Dc
Ka
Kd.
Xc: distancia crítica
Dc: déficit crítico

29. 29
Valores del coeficiente de
asimilación “Φ”
Tipo de río Profundidad (m) Φ
Quebradas < 0,6 9,5
Arroyos 0,6 – 1,5 3,5
Ríos pequeños 1,5 – 3,0 1,5
Ríos intermedios 3,0 – 6,0 0,65
Ríos grandes 6,0 – 9,0 0,35
Ríos muy grandes > 9,0 0,2
Kd
Ka
=Φ