DISEO DE UN FILTRO DE AGUA CASERO PARA LAS COMUNIDADES ALEDAAS A BARRANCABERMEJA

JOHNNATAN ISRAEL ARDILA BAEZ 2093503 JOSSE MIGUEL URRURIA LOZANO 2093570

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER UIS AREA DE CALCULO III B/BERMEJA 2011

INTRODUCCION

En el agua destinada al consumo humano pueden estar presentes diferentes agentes patgenos, responsables de las denominadas enfermedades de transmisin hdrica que pueden ser inactivados bajo la accin de diferentes mtodos de desinfeccin. La razn fundamental que avala la necesidad de desinfectar el agua destinada al consumo humano y uso domestico es asegurar la inactivacin de los agentes patgenos para el hombre transmitidos por esta. El acceso al agua segura ha sido declarado un derecho humano por las Naciones Unidas. Sin embargo, el problema de la falta de este vital elemento potable en las regiones rurales latinoamericanas no es desconocido y los pobladores de esas zonas no tienen otra solucin que utilizar agua de ros, vertientes y pozos que generalmente cuentan con un elevado grado de contaminacin. Esto produce problemas sociales, econmicos y de salud, tales como enfermedades endmicas fatales (hepatitis, clera, parasitosis, etc.). Con este proyecto se pretende disear un filtro el cual logre eficiencia el proceso de filtracin, teniendo en cuenta su velocidad de filtrado, el volumen del filtro y sus componentes que ayudan a remover las impurezas encontradas en el agua.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Pregunta ProblematizadoraQu tan factible resultara elaborar un filtro para reciclar las aguas para uso

domestico? Las fuertes concentraciones de poblacin contribuyen a la rpida contaminacin del agua y otros tipos de contaminacin. Agua contaminada es el agua a la que se le incorporaron materias extraas, como microorganismos, productos qumicos, residuos industriales o de otros tipos, o aguas residuales. Estas materias deterioran la calidad del agua y la hacen intil para los usos pretendidos. Como una contribucin al problema de las zonas rurales al no poseer plantas de tratamiento de agua, incluso hasta las propias viviendas en la ciudad de Barrancabermeja; que en algunos lugares de esta, el agua llega en muy mal estado para consumo humano; en este proyecto, presentaremos un diseo de un filtro de agua de calidad, eficiente a la hora de tratar el agua, para as reducir la cantidad de contaminantes que existen en esta.

JUSTIFICACION

La carencia de agua potable y saneamiento contribuye a mantener la tendencia de las enfermedades diarreicas con mayores repuntes en poca de invierno afectando principalmente el grupo nios y nias menores de 5 aos, segn registros nacionales. La poblacin rural carece de servicio de abastecimiento de agua potable y saneamiento. El uso y manejo inadecuado del almacenaje de agua a nivel domiciliar, puede causar un brote epidmico de diarrea o dengue afectando la salud de los ciudadanos, al almacenar agua en un recipiente sin tapa. Para asegurar a las prximas generaciones el acceso a los recursos ambientales bsicos que les permitan satisfacer sus necesidades, es imperativo cuidar el patrimonio actual y hacer un uso sostenible del mismo. Las metas de cobertura de abastecimiento en agua potable sealadas por el gobierno no podrn cumplirse de manera sostenida, si no se atacan las causas de fondo de la prdida de cantidad y calidad de los recursos hdricos del pas.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Disear un filtro de agua de uso domestico para las comunidades rurales del municipio de Barrancabermeja, con el fin de reducir contaminantes en el agua. OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar la relacin entre los parmetros de diseo del filtro, tales como el tipo de arena, altura de agua sobre la arena, ubicacin y el mtodo de descarga del agua cruda dentro del filtro. Disear un filtro con la finalidad de reducir costos de produccin, conservando o mejorando la eficiencia de remocin. Visualizar y entender la importancia de los procedimientos matemticos aplicados para el diseo y construccin de sistemas de purificacin.

MARCO CONTEXTUAL

Barrancabermeja es un municipio de Colombia ubicado en el departamento de Santander. Est situada en el frtil valle del Magdalena, en la margen derecha del ro que da nombre al valle. Barrancabermeja est rodeada de un sin fin de cinagas y quebradas que le han dado a la ciudad el apodo de "ciudad entre aguas", a pesar que no es una isla. No hay ningn tipo de elevacin en la ciudad, pero el rea rural est atravesada en la seccin oriental del rea total municipal por la serrana de los yarigues. La principal y ms conocida elevacin de la serrana es la meseta de San Rafael.

Por qu Barrancabermeja? Barrancabermeja como muchas otras ciudades del pas su comunidad rural no posee con un agua adecuada para el consumo humano ya que la planta de tratamiento no ha podido llegar a estas zonas; lo cual ha llevado que las personas que viven en estas zonas tengan que obtener el agua de ros o cinagas. Pero como es de esperar esta agua no ha sido tratada adecuadamente los cual hace que se produzcan enfermedades afectando gravemente a estas personas.

Por eso nuestro proyecto se ha fundamentado para realizarse en esta comunidad ya que no posee con una adecuada agua para el consumo, desarrollando as una solucin a esta problemtica que ha afectado a muchas personas.

MARCO TEORICO

FILTRACION LENTA CON ARENA Resumen Utilizando por primara vez en estados unidos en 1872, los filtros lentos de arena son el tipo ms antiguo de filtracin de agua municipal. Actualmente, se mantiene como un mtodo prometedor para filtrar sistemas pequeos con agua de baja turbiedad o fuentes de agua que contienen algas. La filtracin lenta con arena no requiere pre-tratamiento o un control extenso del operador, algo importante para un operador de sistemas pequeos con muchas responsabilidades. Qu es la filtracin lenta con arena? La filtracin lenta con arena es un proceso simple y fiable. Son filtros relativamente baratos de construir, pero requiere operadores altamente cualificados. El proceso consiste en filtrar el agua no tratada lentamente a travs de una cama porosa de arena, el agua entra a la superficie del filtro y luego drena por el fondo. Construido adecuadamente, el filtro consiste en un tanque, una cama de arena fina, una capa de grava que soporta la arena, un sistema de suddrenajes para recoger el agua filtrada y un regulado de flujo para controlar la velocidad de filtracin. Ningn qumico es aadido para facilitar el proceso de filtracin. Ventajas Como se describe a continuacin las ventajas de este tipo de tratamiento hacen que sea especialmente indicado para zonas rurales. 1. no existe otro mtodo que consiga un tratamiento del agua tan efectivo sin aplicar un tratamiento fsico, qumico o bacteriolgico.

2. sencillo diseo y bajo coste en los materiales que se puede rebajar aun mas utilizando tcnicas locales y personal de la propia comunidad. El acceso a la arena necesaria y a las protecciones contra el rio son dos conceptos que se tienen en cuenta para no encarecer demasiado la obra. 3. No existe la posibilidad de contaminar cursos de agua cercanos, ya que no se utilizan elementos qumicos. Adems los lodos se pueden usar como fertilizantes naturales para los cultivos. Hidrulica de la filtracin Una de las primeras cosas que debemos estudiar es el comportamiento hidrulico dentro del filtro de arena. El objetivo es saber la altura de agua necesaria para garantizar que la velocidad de filtracin se encuentre dentro de los valores:

Que es la velocidad a la que debe circular el agua para ser considerado filtro lento de arena. Para que se cumplan estas velocidades necesitamos saber la columna de agua necesaria para vencer la resistencia de que ofrece la cama de arena y a la vez controlar la velocidad del flujo en medio poroso. Si consideramos que el agua va a seguir un rgimen laminar en su filtracin y mantener una presin constante de agua de entrada podemos utilizar la ley de darcy que en su forma ms general es la siguiente:

Por otro lado sabemos que el flujo de agua va a pasar por el filtro viene controlada por: El pelo de agua cruda H1 El pelo de agua tratada H2 La velocidad de filtracin Vf

Si adaptamos la ley de darcy a un filtro genrico tal y como se muestra en la figura obtenemos la siguiente ecuacin: ( )

Donde L es el grosor de la capa de arena, k es el coeficiente de permeabilidad H1 es el pelo de agua cruda, H2 es el pelo de agua tratada y Vf es la velocidad de filtracin en el lecho de arena.

AGUA POTABLE Se denomina agua potable o agua para consumo humano, al agua que puede ser consumida sin restriccin. El trmino se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales. En la Unin Europea la normativa 98/83/EU establece valores mximos y mnimos para el contenido en minerales, diferentes iones como cloruros, nitratos, nitritos, amonio, calcio, magnesio, fosfato, arsnico, entre otros., adems de los grmenes patgenos. El pH del agua potable debe estar entre 6,5 y 8,5. Los controles sobre el agua potable suelen ser ms severos que los controles aplicados sobre las aguas minerales embotelladas.

INGENIERIA DEL PROYECTO

CALCULO DEL FILTRO LENTO DE ARENA Para la semiesfera = 4 = ( ( ) )

= -2 [(

]( ) )

= -2 ]

[

(

)

]

= -2 [ = 2[

=-2 [

]

( )]

=2(

)( )

= 3619.115volumen donde va estar contenida el agua cruda

Para el interior al cilindro agua potable. 4 = 4 * = 4 [ = 4( ] + = 4 * = 4[( ( )( )] )

y exterior al cilindro

,

( ) +

) ( )= 20106.19

Para el cilindro 4 = 4 * = 4[( ( ) + )( )] = 4( = 4 * = 4 [ )( ) ] +

= 2211.68 volumen donde va estar contenido el materia poroso de filtracin

DISENO DEL FILTRO DE AGUA DE ARENA LENTA

CONCLUSIONES

Se logro disear un filtro que cumpliera con los estndares de funcionamiento, partiendo de la cantidad de agua que se quiere potabilizar, y del tipo y la cantidad de material poroso que se desea utilizar en el filtro. Se logro desarrollar un filtro el cual ayude a las comunidades rurales del municipio de Barrancabermeja a obtener un agua limpia para sus hogares evitando as enfermedades provenientes de esta. Se analiz la gran importancia que tiene la utilizacin del clculo multivariable en la solucin de problemas en el campo de la ingeniera.