Prototipo para el tratamiento de aguas residuales

Escrito por Proyecto-5to-27 23-11-2018 en Física. Comentarios (0)


Universidad Autónoma del Estado de México.

Plantel Lic. “Adolfo López Mateos” de la Escuela Preparatoria.



FÍSICA II


PROYECTO INTEGRADOR I

“Prototipo de un filtro para aguas residuales”



Presentado por:


  • Alvarado Salazar Alejandra

  • Dario Hernandez Rocio Guadalupe

  • López Mayorga Ayerim Elizabeth

  • Romero Nuñez Carolina

  • Vivero Albarrán Andrea.



        5° semestre. Grupo: 27




25 de septiembre del 2018, Toluca, México


FILTRO PARA EL TRATADO DE AGUAS RESIDUALES DEL RÍO TEJALPA DE SAN LUIS MEXTEPEC.


Problemática que se resuelve con el prototipo

La problemática social y ambiental que se trata de solucionar y/o minimizar los daños que ha ocasionado la contaminación del agua, así como las consecuencias de la escasez de esta misma, enfocada principalmente a los ríos y específicamente al río Tejalpa de San Luis Mextepec.

La calidad y cantidad del agua potable disponible es una cuestión preocupante a nivel mundial, por las causas que puede desencadenar como los daños a la salud ya que es un factor de riesgo de infecciones. De acuerdo con la ONU, 3.1%, es decir, 2.2 millones de personas mueren a causa del consumo de agua insalubre. La falta de infraestructuras sanitarias en los países con agua contaminada es el principal problema.

La generación del agua residual municipal depende de varios factores como son: tamaño de población, porcentaje servido con sistema de alcantarillado, dotación de agua servida, clima y costumbres de las zona.

Los sistemas de drenaje urbano son los que encargan de transportar las aguas residuales de las ciudades, a cuerpos de aguas receptores o al suelo. Estas aguas son generalmente producto de las actividades del hombre, en residencias e instalaciones comerciales (agua residual doméstica) y producto de las actividades industriales (agua residual industrial) . El agua drenada por los sistemas colectores urbanos sufren también la aportación debida a infiltraciones y agua pluvial que resulta de la escorrentía superficial.

Para el aprovechamiento de efluentes municipales (agua residual de origen doméstico) es necesario un tratamiento de disminución de materia orgánica y una desinfección del efluente final, para de esta manera evitar la contaminación de cultivos a partir del agua de riego.


Zona de impacto

Este prototipo será realizado con el fin de contribuir a la disminución de la contaminación de río el cual es un problema ambiental-social en la comunidad de San Luis Mextepec municipio de Zinacantepec, ya que las personas de este lugar han sufrido las consecuencias de que este río sea utilizado para verter los desechos residuales y orgánicos, como por ejemplo han sido más vulnerables a contraer algún tipo de enfermedad diarreica o respiratorias, aunado a esto mal olor, infecciones, reproducción de roedores y plagas que dañan a la población.  Además de que el problema se vuelve cada vez más grande, ya que el río Tejalpa desemboca en el río Lerma, y como sabemos este último es el río más extenso del estado y uno de los más grandes del país, es por esto su importancia de su cuidado y preservación.



Antecedentes

Los seres humanos han almacenado y distribuido el agua durante siglos. Hace aproximadamente 7000 años en Jericó (Israel, figura 1) el agua almacenada en los pozos se utilizaba como fuente de recursos de agua se empezó a desarrollar los sistemas de transporte y distribución del agua. Este transporte se realizaba mediante canales sencillos, excavados en la arena o las rocas y más tarde se comenzaron Figure 1: Residencia para el baño en Mohenjo-Daro, Pakistán a utilizar tubos huecos. Por ejemplo en Egipto se utilizan árboles huecos de palmera mientras en China y Japón utilizan troncos de bambú y más tarde, se comenzó a utilizar cerámico, madera y metal.

Los griegos fueron de los primeros en tener interés en la calidad del agua. Ellos utilizaban embalses de aireación para la purificación del agua.

Los Romanos fueron los mayores arquitectos en construcciones de redes de distribución de agua. Ellos utilizaban recursos de agua subterránea, ríos y agua de escorrentía para su aprovisionamiento construyeron presas para el almacenamiento y retención artificial del agua. El sistema de tratamiento por aireación se utilizaba como método de purificación.

Los acueductos son los sistemas utilizados para el transporte del agua. Los sistemas de tuberías en las ciudades utilizan cemento, roca, bronce, plata, madera y plomo. Las fuentes de agua se protegían de contaminantes externos.

Figure 2: Acueducto Romano

Durante la edad media se manifestaron gran cantidad de problemas de higiene en el agua y los sistemas de distribución de plomo, porque los residuos y excrementos se vertían directamente a las aguas. La gente que bebía estas aguas enfermaba y moría. Para evitarlo se utilizaba agua existente fuera de las ciudades no afectada por la contaminación. Este agua se llevaba a la ciudad mediante los llamados portadores.

El primer sistema de suministro de agua potable a una ciudad completa fue construido en Paisley, Escocia, alrededor del año 1804 por John Gibb. En tres años se comenzó a transportar agua filtrada a la ciudad de Glasgow.

En 1806 París empieza a funcionar la mayor planta de tratamiento de agua. El agua sedimenta durante 12 horas antes de su filtración. Los filtros consisten en arena, carbón y su capacidad es de seis horas.

En 1827 el inglés James Simplón construye un filtro de arena para la purificación del agua potable. Hoy en día todavía se considera el primer sistema efectivo utilizados con fines de salud pública.

Principios físicos que resuelve el prototipo

En esta primer parte del semestre hemos visto varios temas que se podrían relacionar con el prototipo que se busca realizar, por ejemplo las características de los fluidos que se aplica a los gases y a los líquidos tiene que ver en ambas formas con el río Tejalpa y con el filtro. Otros temas más que se pueden ver aplicados son los siguientes:

  • Teorema de Torricelli, en la velocidad de fluidos, principalmente la velocidad de salida del agua cuando ésta ya no esté contaminada, y pueda fluir a través de un orificio del recipiente donde se almacenará esta agua.

  • Caudal, que es la cantidad de líquido que pasa en un cierto tiempo, este concepto físico se aplica cuando vertimos las aguas residuales en una cierta capacidad de volumen y el tiempo que tarda en llenarse el tanque principal donde se almacenarán para su tratado.

  • Gasto, siendo la relación del volumen del líquido que pasa por una sección transversal y el tiempo que tarda en fluir, dentro del sistema de tratamiento de aguas, este concepto es aplicable cuando en los acueductos se transporta el fluido (el agua) a una velocidad determinada para continuar con su transporte hacia la siguiente etapa del tratamiento.


  • Flujo, definido como la cantidad de masa del líquido que fluye a través de una tubería en una unidad de tiempo, de igual modo, cuando el agua requiere ser transportada por tuberías al cambiar de proceso de tratamiento, esta tiene una cierta masa que en conjunto con el tiempo, será posible saber cual es el flujo.



Materiales:

  • Tubos de PVC de un diámetro considerable para montar la tubería

  • Rejillas finas

  • Cámaras de filtrado.

  • Recipientes donde se verterá el agua en cada etapa del proceso.

  • Algunos aditivos químicos, como el cloro gas.

  • Estructura de soporte de los estanques.


Pasos:

  1. Las aguas residuales serán primeramente vertidas en un estanque de poca altura a través de una tubería en un cierto tiempo.

  2. Posteriormente, el agua se introducirá en un recipiente especial junto con la rejilla, de tal forma que éstas separen los residuos (basura) que está presente en el agua.

  3. Al concluir con la primera etapa del tratamiento, se prosigue con la degradación biológica  aeróbicos de sustancias.

  4. Enseguida se sedimentan los contaminantes restantes presentes en el agua.

  5. Se aplican aditivos químicos que producen la clarificación del agua.



Resultados

Se pretende que el prototipo a lo largo de su realización sea funcionable, de tal modo que sea una solución real a la problemática social-ambiental ya planteada, se implementará una lista en la cual se evaluarán aspectos del prototipo, de ser completada se darán los resultados obtenidos a través de gráficas, y si por el contrario no está completa, esto significa que aún hacen falta implementar mejoras en el prototipo, para que esté completado.



Conclusiones

Al finalizar la realización de este prototipo y del análisis de los resultados obtenidos, la experiencia de aprendizaje será buena, puesto que con el desarrollo de este sistema de tratamiento de aguas residuales, no sólo brindamos  una posible y real solución al problema social-ambiental que afecta a una población, sino que también se verá aplicado y enriqueciendo el conocimiento que se ha ido adquiriendo en el curso de Física 2, de tal modo que podamos vincular el conocimiento teórico de la Física y lo práctico de lo problemas sociales, en los cuáles se ve involucrado el ser humano.



Referencias


  • Cuéllar, J.(2014). Física 2. México: Editorial Mc Graw Hill.


  • Juliana Leal. (2018). Filtro de aguas residuales casero. 24-09-2018, de educ academia. Obtenido de: https://bit.ly/2OOYxuI Consultado el (23/09/2018)

  • Residuales, T. d. (2018). Tratamiento de Aguas Residuales. Obtenido de:  https://bit.ly/2If4QoU Consultado el Consultado el (23/09/2018)


  • Pérez, H. (2015). Física General. México: Grupo Editorial Patria.