Filtro Lento

MUNICIPALIDAD DISTRITAL SAN FELIPE

MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CAPTACIONES Y RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO

PROYECTO:

“MEJORAMIENTO Y AMPLIACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO EN LAS LOCALIDADES DE CARRIZAL Y OCHENTIUNO DEL DISTRITO DE SAN FELIPE – JAÉN CAJAMARCA.”

Localidad: Ochentiuno

SAN FELIPE, MARZO DEL 2017.

MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CAPTACION

MUNICIPALIDAD DISTRITAL SAN FELIPE “MEJORAMIENTO Y AMPLIACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO EN LAS LOCALIDADES DE CARRIZAL Y OCHENTIUNO DEL DISTRITO DE SAN FELIPE – JAÉN - CAJAMARCA.”

INDIC E FILTROS LENTOS

1.- OPERACIÓN 1.1.- Fundamento Teórico. 1.2.- Forma de operar los filtros lentos. 1.3.- Actividades de operación. 1.3.1.- Puesta en Marcha. 1.3.1.1.- Llenado del lecho de arena. 1.3.1.2.- Eliminación del efluente del desagüe. 1.3.1.3.- Período de maduración. 1.3.2.- Operaciones Normales. 1.3.2.1.- Limpieza del lecho filtrante. 1.3.2.2.- Reconstrucción del lecho de arena. 1.3.3.- Operaciones especiales. 1.3.3.1.- Parada. 1.3.3.2.- Operaciones con alto contenido de turbiedad y color.

2.- MANTENIMIENTO DE FILTROS LENTOS 2.1.- Lavado de arena. 2.1.1.- Método manual. 2.1.2.- Lavado completo del filtro.

3.- CONTROL DEL FILTRO LENTO 3.1.- Perdida de carga versus tiempo. 3.2.- Conductividad hidráulica intrínseca Versus tiempo.

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3.3.- Calidad del agua. 3.3.1.- Turbiedad. 3.3.2.- Grupo coniforme. 3.3.3.- Desinfección.

PREFILTRO DE GRAVA

4.- OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL FILTRO DE GRAVA 4.1.- Puesta en marcha.

4.2.-Operación normal. 4.2.1.- Medición del caudal. 4.2.2.- Medición perdida de carga.

4.3.- Operación de Limpieza. 4.3.1.- Limpieza hidráulica. 4.3.2.- Limpieza manual. 4.3.2.1.- Lavado de la grava. 4.3.2.2.- Reinstalación de la grava. 4.4.- Mantenimiento. 4.5.- Control de la calidad del agua y de la eficiencia del proceso.

sistema, al nivel mínimo operacional se establece aproximadamente a 20 ó 30 cm sobre el nivel del vertedero. Esta altura mínima de agua protege a la carpa biológica de la acción perjudicial de los rayos solares, que aniquilan a los microorganismos y favorecen el intenso desarrollo de las algas, lo cual tiene repercusiones negativas en la duración de la carrera y en la eficiencia del filtro.

El filtro lento se puede operar con tasa constante o variable 9/ .. La tasa constante se mantiene controlando el caudal de ingreso a cada filtro, mediante un vertedero triangular y una válvula o compuerta, ubicados en las estructuras de entrada o salida de la unidad. De acuerdo a la ley de continuidad:

Vf = O A Siendo (A) la sección constante del filtro; al mantener constante (Q), automáticamente la velocidad resultante será también constante. La filtración lenta también podrá realizarse con tasa declinamente, bastando con tener un número mínimo de 4 filtros con una caja o canal común, del cual partan canales que ingresan a los filtros por debajo del nivel mínimo de operación, de forma que funcionen como vasos comunicantes 9/ . Después de la obtención del régimen permanente, en que cada filtro estará operando con una tasa compatible con su grado de colmatación, el filtro más sucio de la batería deberá ser retirado de operación para limpieza, una vez que se haya alcanzado el nivel máximo prefijado en el interior de la batería de los filtros (vertedero de alivio H)

1.3.- ACTIVIDADES DE OPERACIÓN

La mayor ventaja de la filtración lenta es su simplicidad de operación; son relativamente muy pocas las tareas que deben realizarse. La tarea inicial es la puesta en marcha de la planta. Las actividades rutinarias incluyen el raspado o trillado, la manipulación de la arena, y el monitoreo y mantenimiento de la unidad.

1.3.1.- Puesta en marcha. Luego de concluida la construcción del filtro, es necesario un

periodo de preparación antes de que se pueda iniciar la producción de agua potable.

Durante este periodo de acondicionamiento, se debe calibrar el vertebrado de medición del caudal, instalar el laboratorio, desarrollar las rutinas de monitoreo y lo formularios para la toma de datos 2/.

El operador deberá haber recibido con anticipación un periodo de adiestramiento en servicio en una planta similar, después de lo cual deberá ser evaluado para certificación de idoneidad.

Esta operación se iniciará con una inspección de la planta por parte de los asistentes para verificar lo siguiente:



Granulometría del medio filtrante.

 Correcta posición de las válvulas, controles, vertebrados, compuertas, interconexiones, reboses, desagües, etc. 

Fácil accionamiento de válvulas y compuertas

 Superficie interior de las estructuras y tuberías deben estar libres de residuos de construcción 

Calidad del agua crudas.

Una vez concluida la inspección y hechas las modificaciones necesarias, el ingeniero supervisor revisará con el proyectista y el constructor, los procedimientos y actividades que deberán realizarse para poner en marcha la planta, indicando al operador las tareas que tendrá a su cargo durante esta operación.

1.3.1.1.-

Llenado del lecho de arena

El lecho de arena primero debe ser saturado con agua; esto se consigue llenándolo lentamente y en forma ascendente, para desplazar el aire contenido en los poros de al arena.

La tasa de llenado ascendente debe ser de alrededor de 0.10 a 0.20 m de altura por hora, y debe continuarse hasta que el nivel del agua sobre la arena sea lo suficiente alto, como para amortiguar lo chorros del ingreso normal. Ver figura 3 (punto C).

Para evitar un descuido en la operación de llenado, se coloca una losa de concreto removible sobre el lecho filtrante, directamente debajo de la entrada del afluente. En esta situación se puede iniciar el proceso de filtración; el nivel del agua en la caja del filtro se irá elevando lentamente durante los primeros días, mientras la capa biológica se va formando.

1.3.1.2.- Eliminación del efluente al desagüe

Se debe especificar el uso de arena lavada para el medio filtrante. Al utilizarse arena sin lavar, se alarga el periodo durante el cual se va a eliminar material fino por el efluente. Aun cuando se emplee arena lavada, el filtro debe ser operado de modo que se elimine al desagüe el primer efluente con el material fino remanente. Durante ese lapso, el filtro debe ser operado a altas tasas de velocidad y diariamente debe medirse la turbiedad en el efluente. La información de turbiedad versus tiempo resultante, permitirá determinar cuando el filtro ha purgado todo el material fino y la turbiedad efluente ha alcanzado un nivel aceptable.

1.3.1.3.Periodo maduración

de

El proceso de maduración se iniciará luego de puesto en marcha un nuevo filtro, o después de haberse reconstruido el medio filtrante. El proceso mediante el cual el filtro alcanza la maduración. El periodo de maduración puede durar de una semana a varios meses. Altas temperaturas y concentraciones de nutrientes aceleran el proceso, disminuyendo el tiempo de maduración. A menos que un organismo indicador como los coniformes, se encuentre en el agua cruda, no será posible la determinación del estado de maduración del lecho filtrante.

1.3.2.Operaciones normales

Se denominan así a las tareas que se efectúan en forma cíclica o rutinaria, durante el funcionamiento del filtro lento.

Estas tareas incluyen la limpieza de la superficie del lecho filtrante, lavado y almacenamiento de al arena y la reconstrucción del lecho filtrante.

1.3.2.1.- Limpieza del lecho filtrante.

Existe una buena cantidad de métodos para ejecutar esta operación. Nosotros utilizaremos el método que es adecuado al diseño de nuestro filtro lento.

Métodos raspado

recomienda

del

Es el método más antiguo y difundido. Se seguir la secuencia de tareas indicadas a continuación:

a) Remover cualquier material flotante b) Drenar lentamente la capa sobrenadante hasta que el nivel queda unos centímetros por debajo de la superficie de la arena. c) Raspar 1 a 3 cm. de arena. d) Retirar de la caja del filtro la arena sucia. e) Lavar las paredes del filtro si estuviesen sucias.

Programando la tarea por anticipado, la eliminación de la capa sobrenadante puede hacerse, evitando el desperdicio de agua. Al anochecer del día anterior a la limpieza, se cierra el ingreso de agua cruda a la caja del filtro y se deja filtrar con tasa declinante, durante la noche, la capa sobrenadante.

A la mañana siguiente, apenas aclara el día (5:00 ó 6:00 horas), el personal encargado de esta tarea debe estar listo para iniciar el raspado, tratando de concluir la tarea antes de la salida del sol, para proteger de efecto lesivo a la formación biológica del lecho filtrante.

La herramienta comúnmente utilizada para raspar la superficie de la arena es una pala plana y ancha, de borde horizontal.

A medida que se va raspando la arena de la superficie se van formando montículos, los cuales se retiran mediante cubos.

1.3.2.2.- Reconstrucción del lecho de arena

Cuando se utiliza el método del “raspado”, se retira, a intervalos, la arena colmatada de la superficie del lecho por un periodo de varios años, hasta alcanzar la profundidad mínima del lecho filtrante, debiendo finalmente reconstruirse. La profundidad mínima, según las investigaciones efectuadas en la última década, puede ser hasta de 0.30 m debiéndose marcar esta altura en la caja del filtro para facilitar la tarea al operador. La figura 8 (a) 2/ muestra el lecho filtrante después de que muchas capas de arena han sido removidas mediante el raspado y justamente antes de iniciarse la operación de “refrenado”. En el refrenado, primeramente, se remueve la capa de arena que está más colmatada, quedando apenas una capa muy delgada encima de la grava. Ver figura 8 (b).

La parte inferior del lecho se reconstruye usando arena “nueva” del almacén, figura 8 (c). La arena antigua, esto es, la arena sin lavar. Primeramente removida de la parte inferior del lecho de arena, debe ser colocada sobre la arena nueva. Ver figura 8 (d y e).

Este método asegura que la arena que contiene más microorganismos conforme la zona superior del lecho filtrante. La variada población de organismos en esta arena, facilitará la maduración del lecho recién construido. Se debe tener cuidado de no contaminar la arena antigua durante el proceso de reconstrucción. Cuando se completa la reconstrucción, el lecho de arena estará estructurado como se indica en la figura 8 (f).

Una vez obtenida la altura del lecho de arena deseada, la superficie del lecho se nivela y el filtro puede ponerse en marcha, como se indico en el ítem 2.3.1. Es decir, el filtro deberá llenarse con agua, purgando los sólidos finos y dándole tiempo a madurar. La maduración de un lecho reconstruido puede requerir menos tiempo que en el caso de lecho de arena nuevo, debido a la “siembra” de microorganismos efectuada en la parte superior del lecho filtrante.

Figura 8

ETAPAS DE LA OPERACIÓN DE REARENADO DEL LECHO FILTRANTE (Tomado de la referencia (2); adaptación de Huisman & Word, 1974)

1.3.3

Operación especiales

Se ejecutan muy esporádicamente, en caso de emergencia. Se puede citar la operación de parada y la operación con altas concentraciones de turbiedad o color.

1.3.3.1

Parada

Esta operación podría ser necesaria en el caso de interrumpir el servicio para efectuar reparaciones o suspender el ingreso de agua por deterioro del afluente.

Suspender la filtrante con velocidades mucho más bajas de las habituales, para dar tiempo a que se solucione el problema o enviar el efluente la desagüe, el inconveniente fuera a la salida.

Al

parar la filtración, el metabolismo de los organismos que se encuentran en el medio filtrante se altera, creando compuestos que afectan la calidad del agua. Cuando se para el filtro por periodos muy largos, los organismos muertos se descomponen y entonces es necesario efectuar el mantenimiento de todo el lecho de arena y someterlo a un nuevo periodo de maduración.

1.3.3.2

Operación con alto contenido de turbiedad o color

Esta posibilidad solo se admite como una emergencia. Se ha manifestado anteriormente que, cuando el problema es habitual,

deben considerarse las unidades de pretratamiento necesarias para que llegue al filtro lento una turbiedad promedio máxima de 50UT. Que el agua aclare.

Cuando altas concentraciones se producen por periodos cortos, la práctica normal es cerrar el ingreso a la planta hasta que el agua aclare.

Cuando el problema se prolonga y peligra la continuidad del servicio, se hace necesario adoptar una solución de emergencia. En estos casos se puede optar por alguna de estas alternativas, dependiendo de la capacidad de operación disponible: se acepta el agua turbia tal cual llega o se agregan coagulantes mientras dure la emergencia.

En ambos casos se tendrán graves problemas de mantenimiento, al acostarse considerablemente las carreras del filtro. En el primer caso cas, la calidad del efluente que se obtenga desmejorará en la medida en que se incremente la turbiedad 1/. Lo ideal en estos casos es coagular; de este modo, las carreras son menos cortas y lo que es más importante, se mejorará la calidad del efluente. Sin embargo, esto sólo se consigue cuando la disoficación se efectúa adecuadamente, en caso contrario, los problemas podrían ser mayores.

2. MANTENIMIENTO DE FILTROS LENTOS.

El mantenimiento de los filtros lentos se puede clasificar en mantenimiento rutinario, constituido básicamente por el lavado de la arena, y mantenimiento especial o esporádico, consistente en la limpieza total del filtro.

2.1. LAVADO DE LA ARENA

Cuando la arena es muy cara o difícil de obtener, se recomienda lavar y almacenar la arena proveniente de los raspados para ser usada el momento de refrenar el filtro.

La arena raspada debe lavarse tan pronto como se extrae del filtro/, por que tiene materia orgánica adherida y este material al producirse produce sustancias con olores y sabores, muy difíciles de remover en lavados posteriores.

Una planta de filtros lentos incluir las instalaciones necesarias para este fin. El método de lavado varía con el tamaño de la planta.

2.1.1.- Método Manual

Para lavar la arena sucia en una planta pequeña, se puede emplear un simple canal. El flujo del agua mantiene la arena y los residuos en suspensión. La arena sedimentará dentro de una caja y los residuos serán removidos por la corriente de agua. Una vez que la arena ha sedimentado, se trasladará a un depósito. La figura 9 muestra un esquema conceptual del sistema.

ESQUEMA CONCEPTUAL DE UN SISTEMA DE LAVADO DE ARENA (TOMADO DE REFERENCIA (2) ) En la figura 10 (C) se indica la forma de lavado en el canal. En la figura 10 (b) se ilustra un sistema portátil para plantas de filtración lenta pequeñas que no tienen este tipo de instalaciones.

La figura 10 (a) muestra algo que se puede improvisar en casos de emergencia.

2.1.- LAVADO COMPLETO DE FILTRO

Cada cinco años aproximadamente, es necesario efectuar un lavado total del filtro. Esta operación consiste en la limpieza del fondo del filtro, del sistema de drenaje, de la caja del filtro y el lavado de la grava y de la arena. Se acomoda todo nuevamente en su sitio, devolviendo a la arena su altura original de tal modo que el filtro queda como nuevo.

3

3.1

CONTROL DEL FILTRO LENTO

PERDIDA DE CARGA VERSUS TIEMPO

El control de la pérdida de carga como una función del tiempo de operación, es útil para determinar el momento en que se deberá efectuar la limpieza del filtro. Esta medición es particularmente importante en el filtro de altura constante.

En el filtro lento modificado de carga variable, esta situación se hace evidente al llegar la altura de agua dentro de la caja a su nivel máximo, empezando a rebosar por el vertedero de control. Este es el momento en que se ha producido la pérdida de carga máxima permitida por la instalación.

3.2 TIEMPO

CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA INTRINSECA VERUS

El manual de AWWA2/, se recomienda su determinación. Sin embargo, no es necesario efectuar cálculos diarios de este parámetro. La obtención de los niveles de conductividad hidráulica intrínseca, pueden ser útiles para determinar el origen de los problemas hidráulicos que pueden desarrollarse durante la carrera del filtro. Por lo tanto, deben hacerse mediciones de temperatura y pérdida de carga a intervalos durante la carrera del filtro, para poder efectuar estos cálculos. Con los registros de pérdida de carga y temperatura, además de los datos de velocidad y profundidad del lecho, se puede calcular la conductividad hidráulica intrínseca mediante la ecuación:

K1 = Vf . H . h3

H1

Vf =tasa o velocidad de filtración en (m/h) H= viscosidad dinámica en (N.s/m2) H3= altura del lecho filtrante en (m) Hl =perdida de carga en (m) K1= coeficiente de conductividad intrínseca en (N/m)

3.3

CALIDAD DE AGUA

Se controla a través de induces de contaminación. En los filtros lentos rurales, los índices de calidad del agua son la turbiedad y los coniformes fecales. Se tomará muestras de agua cruda y tratada para constatar la calidad de la materia prima que esta ingresando al sistema y el producto final obtenido.

3.3.1.Turbiedad

El agua tratada se permitirá que el valor de turbiedad sea mayor que 1.0 NTU, pero menor que 5.0 NTU en el 95% de las mediciones.

3.3.2.coliforme

Grupo

El índice de la calidad microbiológica del agua de abastecimiento es la concentración de los microorganismos del grupo coliforme. Los coliforme fecales están presentes en aguas contaminadas con heces humanas y animales, y están frecuentemente asociadas con brotes de enfermedades hídricas. Por lo tanto, sirven como indicadores de contaminación de organismos patógenos. Según los limites de calidad de agua según la Ley General de Aguas para el tipo de agua I apta para el consumo de agua para realizar la desinfección se permitirá: 

Coniformes totales 8.8 NMP/100ml



Coniformes fecales 0 NMP/100ml

El formulario de muestreo para registrar los análisis de coliformes debe indicar como mínimo lo siguiente:

1) día, lugar y tiempo de muestreo 2) nombre de la persona que colectó la muestra. 3) razón del muestreo (rutina o control) 4) si la muestra es de agua cruda o tratada 5) detalles del análisis, incluyendo el día en que se llevó a cabo 6) Identificación del laboratorio, método de análisis usado y nombre del analista. 7) resultados de la prueba.

3.3.3 Desinfección

Se debe medir diariamente el flujo de cloro, a fin de asegurarse de que se está aplicando la dosis apropiada de cloro. Esta debe ser la necesaria para satisfacer la demanda de cloro y para proporcionar un residual libre de por lo menos 0.2 mg/l en el caño de cada consumidor. La dosis de desinfectarse se calcula mediante los valores de C.T.

C.T. es el producto de la concentración de residual (C) en mg/1 y el tiempo de contacto correspondiente (T) en minutos.

En el cuadro 1 se resumen los valores de C.T para obtener 1-3 log de in activación de Guardia Lamblia para una variedad de temperaturas y valores de pH.

El nivel de cloro residual debe medirse por lo menos diariamente, en el puente en que el agua sale de la planta y en el punto más alejado de la red. Las muestras del punto más alejado deben cumplir con los criterios de calidad de agua sobre coliforme y cloro residual.

Como el residual de cloro libre es solo relativamente estable, aun en ausencia de la luz solar, agitación y ciertos contaminantes orgánicos e inorgánicos, las muestras deben procesarse en recipientes limpios, esterilizados y completamente libres de Tío sulfato de sodio, debiendo además analizarse inmediatamente.

En el cuadro 2 se sugiere la frecuencia con la que deben realizarse las actividades de operación, mantenimiento y control en una planta de filtros lentos

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PREFILTRO DE GRAVA

4 GRAVA

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL PREFILTRO DE

Los pre filtros de grava más utilizados son los de flujo horizontal y de flujo vertical, siendo los criterios de operación diferente en cada caso.

Antes de comenzar la operación, se debe efectuar una inspección completa de la unidad para estar seguros de que ha sido construida de acuerdo al proyecto y que los trabajos de construcciones se han concluido. Un prefiltro grueso parcialmente lleno de grave es muy deficiente, dado que no actuará como un filtro, sino como un tanque de sedimentación mal concebido 16/.

4.1

PUESTA EN MARCHA INICIAL

Iniciar esta operación, lavando el material poroso mediante descargas hidráulicas sucesivas. El procedimiento a seguir es el siguiente:

 Llenar la unidad a una tasa de 0.5 a1.0 m/h hasta que el agua llegue al nivel del vertedero de efluentes.  Evacuar el agua, abriendo las válvulas o compuerta de desagüe inmediatamente a la entrada. Todos los sólidos que se encuentran en la superficie del material filtrante son enjuagados hacia el fondo del filtro. Las impurezas acumuladas alrededor del dren serán expulsadas fuera de la unidad.

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Este procedimiento debe repetirse dos o tres veces, cambiando luego de punto de drenaje, hasta llegar al inmediatamente a la salida. Esta forma de limpieza evitará que los sólidos penetren en la grava fina, porque si ese fuese el caso, se elevaría la pérdida de carga inicial, acortándose las carreras. Esta operación de lavado permitirá además comprobar el funcionamiento del drenaje.

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4.2.- OPERACIÓN NORMAL

La remoción microbiológica que produzca esta unidad, depende de la forma de operación y ésta del objetivo que se persiga. Si el objetivo es atenuar turbiedades altas al ingreso del filtro lento, estará operando con tasas altas, carreras cortas y recibiendo frecuentes descargas hidráulicas, lo cual no favorece el desarrollo de una buena formación biológica. En este caso, la remoción de microorganismos no será apreciable.

Si la unidad opera a velocidades bajas, con turbiedades relativamente bajas, se producirán carreras largas y la eficiencia de remoción de microorganismos patógenos será alta. En este caso, la unidad puede ser usada como único tratamiento, para aguas relativamente poco contaminadas.

En cualquiera de los dos casos, la operación debe ser continua durante las 24 horas del día para favorecer el desarrollo de la capa biológico, siendo más importante esta condición cuando el prefiltro es el único tratamiento.

4.2.1.- Medición del caudal

La tasa de flujo en la unidad depende básicamente del caudal de operación, por lo que variando éste se modifica la primera. El caudal debe controlarse diariamente mediante el vertedero triangular y se ajusta con la válvula o compuerta de ingreso a la planta. La carrera concluye cuando el nivel del agua en sección inicial del prefiltro alcanza el nivel superior de la grava.

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4.2.2.- Medición de la perdida de carga

su valor es tan pequeño que no es de mucha importancia en la operación del prefiltro. Sin embargo, la medición continua puede arrojar información valiosa sobre cambios en el lecho filtrante. Por consiguiente, es importante para detectar:

a)

El grado de colmatación de la unidad. Al acumularse los sólidos en suspensión en los poros de la grava, disminuye la porosidad, se elva la velocidad del flujo y, consecuentemente, la resistencia en la unidad.

b) El grado de regeneración del prefiltro, comparando las pérdidas de carga antes y después de la limpieza hidráulica de la unidad. c)

La presencia de colmatación prematura en una sección del lecho filtrante, a través del aumento continúo de la pérdida de carga.

La pérdida de carga total se determina fácilmente, midiendo la superficie libre del agua en la cámara de ingreso y en la de salida de la unidad. El nivel de la cresta del vertedero de salida puede emplearse como nivel de referencia o nivel 0.

Fijando varillas calibradas en estos puntos, se facilita la medición. La varilla de la cámara de salida indicará también la altura de agua el vertedero y, por lo tanto, puede también utilizarse en el control del flujo. La figura 12 ilustra la forma de determinar la pérdida de carga en la unidad.

Se recomienda la instalación de puntos de medición adicionales al final de cada sección, para determinar la eficiencia de la regeneración y detectar puntos de colmatación prematura.

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La resistencia total de filtro es un criterio determinante para decidir la limpieza hidráulica o manual. Si el nivel del agua se eleva rápidamente alcanzando en un periodo muy corto, la superficie de la grava en la cámara de entrada, significa que es tiempo de hacer una limpieza manual.

4.3.- OPERACIÓN DE LIMPIEZA

La eficiencia del filtro disminuye con la acumulación progresiva de partículas en la grava. En consecuencia, la remoción periódica de estas partículas acumuladas restaura la eficiencia del filtro y lo mantiene en buenas condiciones. La limpieza puede efectuarse en dos formas: hidráulica y manual.

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4.3.1.- Limpieza hidráulica

El movimiento descendente natural, de las partículas acumuladas, hacia el fondo del prefiltro, puede incrementarse mediante una descarga de la unidad. Las partículas retenidas son arrastradas cuando el nivel del agua en el filtro baja. Consecuentemente, la parte superior de lecho filtrante se regenera, mientras que una acumulación adicional de partículas ocurre en la parte baja del filtro. Estos sólidos pueden evacuarse a través del drenaje con una velocidad inicial de 1.0 a 1.5 m/min.

Es muy importante iniciar el proceso de limpieza por la sección de entrada del prefiltro, dado que la mayor parte de las partículas removida se acumulan en esta zona.

Un drenaje inicial muy fuerte en la sección final del prefiltro, podría acarrear los sólidos acumulados en el resto de la unidad hacia punto y aumentar el riesgo de colmatación de la grava fina.

Es importante la descarga completa del prefiltro, en cada sección de la unidad, por que expulsa las partículas acumuladas alrededor del punto de drenaje. Si el agua de lavado sale turbia, se vuelve a llenar la unidad, y se repite la descarga hasta que el agua salga limpia. Se procede de modo similar con todos los demás puntos de drenaje.

Al llenar nuevamente el prefiltro, deberá tenerse cuidado de no arrastrar los sólidos acumulados en el fondo hacia la grava fina. Consecuentemente, deberán aplicarse velocidades de flujo moderadas, pudiendo aumentar esta velocidad a medida que avanza el proceso.

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La frecuencia de limpieza del filtro depende mucho de las características del agua cruda, de la disposición y de l operación del prefiltro. La mayoría de las partículas en las aguas superficiales tropicales (80 -90%) están compuestas generalmente de materia inorgánica estable. Como este tipo de material no modifica las propiedades químicas del agua que pasa a través del filtro, puede almacenarse en la unidad sin efectos negativos. Sin embargo, niveles elevados de materia orgánica requieren una limpieza frecuentemente y regular para evitar la descomposición de la materia orgánica en el filtro y prevenir el deterioro de la calidad del agua en cuanto a su sabor y olor.

Limpiezas hidráulicas regulares de acuerdo a la fluctuación anual de al calidad del agua cruda. Las cargas de turbiedad elevadas se tratan mejor con filtros relativamente limpios, con el fin de prevenir la rápida colmatación de la unidad. En consecuencia, se recomienda limpiar a fondo el prefiltro antes del inicio de la temporada de lluvia.

Según Wegelin 16/, la frecuencia entre limpiezas hidráulicas puede estimarse también mediante un balance de masas entre el ingreso y la salida. El prefiltro debe limpiarse hidráulicamente al llevar la carga a 10 g/l de volumen del medio hidráulicamente que a partir de entonces la eficiencia de la unidad decae progresivamente. La concentración de sólidos en suspensión influye decisivamente sobre la turbiedad y con frecuencia, estas dos cantidades poseen el mismo orden de magnitud. Puesto que la mayor parte de los sólidos en suspensión se retiene en la primera sección de la unidad la carga en esta parte del prefiltro se convierte en un factor decisivo para la limpieza hidráulica. Con el fin de determinar la duración de la carrera de filtración, Wegelim 18/ establece l a siguiente ecuación en base a los criterios antes mencionado.

o. L1 T = 1,000 (to tf) Vf

Donde:

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O =deposito especifico que suponemos es de 10 g/1 L1 = longitud de la primera sección o comportamiento del prefiltro (m) To –Tf = reducción de turbiedad en la primera sección Vf= tasa o velocidad de filtración en (m/h)

La ecuación (4) dejando fijo el valor de (o) se abrevia del siguiente mod o: T =10,000 L1 (to _tf) Vf. La reduccion de turbiedad en el prefiltro es una función del tamaño de la

grava, de la velocidad de filtración y de la longitud del tramo; se puede apreciar utilizando el cuadro 5, elaborado por Wegelin 16/ en base a eficiencias obtenida experimentalmente.

Aplicación

Supongamos un prefiltro cuyo primer tramo tiene 4 m de largo y está lleno de grava de diámetro (dg) = 15 mm, operando a una velocidad de filtración de 0.75 m/h.

De acuerdo con el cuadro 3, la posible eficiencia es de 15.2 %, es decir que el efluente de este tramo ingresando en la época de lluvia u afluente de 200 UT, sería de 200 x 0.152 =30 UT. Aplicando la ecuación (5) encontramos que el intervalo entre limpiezas hidráulicas en estas condiciones es de: T = 10, 0000(4) = 314 horas o 13 días (200 -30) 0.75

Cuadro 3

EFICIENCIA DEL PREFITLRO 16/

En la época de seca, con un afluente de 30 UT, el efluente se obtendrá con 30 x 0.152 = 5 UT, y la periodicidad con que se deban efectuar las limpiezas será de:

T= 10,000 (4)= 2.133 horas o 89 d´dias (30_5) 0.75

La figura 13 (tomada de la referencia 16) ilustra la programación de la limpieza hidráulica del prefiltro.

Figura 13 PROCEDIMIENTO DE LIMPIEZA HIDRAULICA 16/

4.3.2.- Limpieza manual

Debe practicarse cuando los sólidos acumulados dentro de la grava, no pueden ya eliminarse mediante limpiezas hidráulicas. Con el tiempo, como consecuencia de la actividad biológica, una capa viscosa recubre la grava. Al principio, esta capa incremente la eficiencia del prefiltro, pero posteriormente puede dificultar el flujo de las partículas removidas hacia la parte baja de la unidad.

La cohesividad del material acumulado entorpecerá igualmente la auto regeneración del prefiltro.

Además, el material depositado en el lecho fíltrate – cuando el prefiltro permanece sin agua mucho tiempo – se seca y forma una película alrededor de cada grano de grava, acelerando la colmata – prefiltro nunca debe permanecer seco, a menos que se haya limpiado previamente.

Este procedimiento de limpieza consiste básicamente en retirar la grava, lavarla y volverla a colocar dentro de la unidad se vacía le prefiltro y se remueve el material comenzando generalmente por el más grueso, se lava y se coloca nuevamente en su sitio. Cuando el prefiltro tiene tabique estructuralmente resistente, separando las secciones por sección, retirando, lavando y reinstalando el material. El retiro simultaneo de toda la grava es necesario cuando los tabiques de separación son muy delgados o no existen. El procedimiento a seguir en cada caso se ilustra en la figura 14, tomada de la referencia 16.

Figura 14 LIMPIEZA MANUAL

4.3.2.1- Lavado de la grava

El mejor procedimiento para lavar la grava consiste en agitarla mecánicamente en un depósito de agua de lavado, para que la fricción mecánica remueva los sólidos adheridos a la superficie del material. Es posible ahorrar agua y lograr un lavado más eficiente, colocando pequeñas cantidades de material en el primer tanque (figura 15) y agitarlo con una pala, con el fin de remover las impurezas más gruesas, antes de transportar el material al segundo tanque, para lavado final. La instalación de lavado propuesta se ha esquematizado en la figura 15 16/ también es posible utilizar para este fin, el canal lateral de desagüe del prefiltro. Además de ahorrarse una instalación especial para el lavado de la grava, se requiere menor esfuerzo para el traslado del material.

4.3.2.2.- Reinstalación de la grava

Durante el lavado, la agitación mecánica del material puede ocasionar el fraccionamiento o l mezcla de la grava de las diferentes secciones, siendo necesario realizar un nuevo cribado.

Para mantener una porosidad elevada del lecho filtrante, es fundamentalmente un tamaño de grava en cada sección. De preferencia, el material deberá colocarse dentro del filtro justo después de lavado para evitar la contaminación posterior.

El material desintegrado deberá reemplazarse para que el prefiltro alcance su nivel original. Por lo tanto, es importante. Mantener en la planta una cantidad adicional de material para este fin,.

4.3.2.3.- Organización

La limpieza de toda la grava comprende un a cantidad muy considerable del trabajo manual que con frecuencia excede la capacidad del operador. Por lo tanto, es necesario movilizar personal adicional, mediante contratación eventual de trabajadores locales o por medio de la participación de la comunidad en cuyo caso se precisa de una planificación y organización muy cuidadosa. En este caso, es importante que el cronograma de limpieza no coincida con el periodo de cosecha en el campo.

Para lograr una limpieza eficiente del prefitlro, la cual también debe incluir el escobillado de las paredes de la unidad y el reacomo y sustitución de las losas del fondo del canal (en caso de rotura de éstas) es importante contar con todo el material necesario para realizar las tareas indicadas. De otro modo, esta tarea se convertirá e un trabajo tedioso y pesado que tal vez nunca se lleve a cabo. La limpieza manual del prefiltro requiere de palas, cribas, dos o tres carretillas resistentes, algunas tablas y baldes. En consecuencia, el mismo material empleado durante la construcción una vez concluida esta etapa, debe mantenerse en la planta bajo el cuidad del operador local-

4.4.- MANTENIMIENTO

Esta tarea no es muy exigente, ya que la unidad no tiene piezas mecánicas. Sin embargo es muy importante que desde el principio, la unidad se mantenga en buenas condiciones:

En general, si el operador realiza en forma periódica las tareas de mantenimiento puede evitarse la contratación de personal especial. Estas tareas se resumen a continuación:

 Mantenimiento del área de la planta de tratamiento (corte del césped, remoción de pequeños arbustos y árboles cuyas raíces pudieran dañar las estructuras remoción de basura).  Protección del suelo contra la erosión (especialmente las estructuras de ingreso de agua superficiales, canales de drenaje de agua de lavado, y de escurrimiento superficial).  Reparación de grietas en las paredes de las diferentes estructuras y sustitución del recubrimiento descascarado.  Aplicación de agentes anticorrosisovos en las piezas metálicas expuestas (vertederos triangulares, varillas calibradoras tuberías, etc.)  Revisión de las diferentes válvulas y sistemas de drenaje y ocasionadamente, lubricación de las piezas movibles.  Lavado y expulsión del material grueso sedientarble (caja de distribución, sección de ingreso del FGH)  Control de piezas piezas defectuosas

auxiliares

y

(herramientas y equipo de pruebas)

sustitución

de

4.5.- CONTROL DE LA CALIDAD DEL AGUA Y DE LA EFICIENCIA DEL PROCESO

La turbiedad y la contaminación bacteriológica del agua, son los principales parámetros para la caracterización del agua superficial en zonas rurales. En consecuencia el objetivo principal de tratamiento es mejorar estos parámetros. Cuando el tratamiento es combinado (prefiltro + filtro lento) el objetivo del primero es reducir turbiedad y el del segundo, reducir contaminación. Cuando sólo hay prefiltro, su objetivo es reducir ambos parámetros y, por lo tanto, los dos deben controlarse. Para esta labor, es importante contar con equipo especial y con personal adiestrado y experimentado para obtener resultados confiables. El control de la calidad bacteriológica del agua, en plantas rurales de abastecimiento de agua, se encuentra generalmente fuera del alcance de la institución responsable y mayormente se limita a pruebas casuales. Las mediciones de turbiedad son más simples y puede realizarlas el operador de la planta. Las medicinas diarias durante periodos de turbiedad elevada, permiten:  Caracterizar la calidad del agua cruda.  Establecer y supervisar el rendimiento del pre filtro.  Desarrollar criterios de operación de la unidad  Optimizar la disposición del pre filtro (por ejemplo, reemplazar el material filtrante, El tubo desarrollado por del agua (figura 16), puede ser de mucha utilidad en este caso, pues reemplaza a los turbidimetros comunes que requieren de energía eléctrica para su funcionamiento. Este método visual depende de la sensibilidad de la vista y, consecuentemente, no es tan exacto como los sistemas electrónicos, especialmente en el caso de turbiedad elevada.