20/09/2020 - UNAM

20/09/2020

1

Presentación

Facultad de Ingeniería

Evaluación de la Calidad del Agua

Programa Único de Especializaciones de IngenieríaPrograma Único de Especializaciones de Ingeniería

Subprograma: Ingeniería CivilSubprograma: Ingeniería Civil

Especialización en Ingeniería SanitariaEspecialización en Ingeniería Sanitaria

Asignatura: Evaluación de la Calidad del Agua Asignatura: Evaluación de la Calidad del Agua

Ing. Carlos Manuel Menéndez MartínezIng. Carlos Manuel Menéndez Martínez

Introducción



Introducción


El agua es el fundamento de la vida.

Es indispensable para el desarrollo de los procesos biológicos.

Todos los organismos vivos estamos formados mayoritariamente por agua, la necesitamos.

Nuestros ríos y lagos, nuestras aguas costeras, marítimas y subterráneas, constituyen recursos valiosos que es preciso proteger.

Introducción


El agua es esencial para los ecosistemas naturales.

Y la regulación del clima.

El volumen total de agua en el planeta permanece relativamente constante

en el tiempo.

Introducción


La sociedad requiere agua para generar y mantener el crecimiento económico y la prosperidad, a través de actividades tales como:

agricultura y ganadería,

pesca comercial,

producción de energía,

industria,

transporte y

turismo.

20/09/2020

2

Introducción


La contaminación del agua plantea amenazas para:la salud humana,las actividades productivas,y muy especialmente los ecosistemas de los que depende la vida en el planeta.

Introducción


¿Qué factores determinan la calidad del agua?

Las características químicas, físicas, biológicas y radiológicas hacen que sea apta para un uso determinado y no lo sea para otro.

Es evidente que no es necesario que reúna los mismos requisitos un agua destinada al consumo humano que una destinada al riego.

Introducción


Tampoco se pueden tener en cuenta los mismos parámetros a la hora de analizar la calidad de las aguas de origen residual, industrial, doméstico y urbano que son vertidas a los ríos y mares, o las de suministro para procesos de manufactura o para los asentamientos humanos.

Introducción


La única forma de garantizar que las cuencas hidrológicas sigan proporcionando agua para satisfacer nuestras necesidades, en términos de calidad y cantidad, es cuidándolos y conservándolos en buen estado (una buena gestión).

Introducción


Una mala calidad de agua puede deberse tanto a causas naturales, como las debidas a la geología del terreno, o artificiales, como la contaminación en zonas con gran presión antrópica.

Introducción


La evaluación del estado de la calidad del agua, en los cuerpos de agua naturales, en los sistemas de abastecimiento de agua, en los sistemas de producción de satisfactores, en los vertidos de aguas residuales, es indispensable para hacer una gestión eficaz del recurso.

20/09/2020

3

Presentación




Las presentaciones del curso, se encuentran en la plataforma EducaFI Plus, aunque es posible que no siempre estén actualizadas.

Las tareas, los reportes de trabajos, la práctica de laboratorio y el proyecto se presentarán a través de EducaFIPlus.

EducaFI Plus.-htpps://www.educafiplus.unam.mx/EducafiUNICA

Programa del curso



Información general


Duración del semestre: 16 semanas

Número de sesiones: 30 (Programa 32)

Duración del curso: 45 horas (Programa 48 horas)

Salón: Clases virtuales en Zoom recurrente.

Horario clases: lunes y miércoles, 10:00-11:30

Horario taller: variable, empezando sábados, 10:00-12:00

Objetivo


Al terminar el curso el alumno podrá explicar los principales aspectos de la contaminación del agua y evaluará datos de la calidad de la misma para determinar en forma general su índice de contaminación.

Además conocerá los procesos de autodepuración natural y disipación de calor en cuerpos de aguas superficiales.

Temario resumido


1. Introducción

2. Fuentes de contaminación y tipos de desechos

3. Estudios de la calidad del agua

4. Principios de administración de la calidad del agua

5. Efectos de la contaminación

6. Autodepuración del agua

7. Contaminación térmica

20/09/2020

4

Temario


1. INTRODUCCIÓN

1.1 Hidrología

1.2 Estructura de una cuenca hidrológica

1.3 Agentes de cambio

2. FUENTES DE CONTAMINACIÓN Y TIPOS DE DESECHOS

2.1 El agua

2.2 Definición de contaminación

2.3 Usos del agua y fuentes de contaminación

2.4 Tipos de productos de desecho

Temario


3. ESTUDIOS DE LA CALIDAD DEL AGUA

3.1 Técnicas y estudios de muestreo.

3.2 Análisis de campo y laboratorio. Características físicas, químicas y biológicas.

3.3 Evaluación de la contaminación y determinación de la calidad del cuerpo de agua. Índices de calidad del agua.

Temario


4. PRINCIPIOS DE ADMINISTRACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA

4.1 Legislación

4.2 Calidad requerida para los diversos usos y aprovechamientos del agua

4.3 Medidas para la protección de los recursos hidráulicos

Temario


5. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN

5.1 Efectos de la contaminación de los ríos y canales, lagos y embalses

5.2 Efectos de la contaminación en estuarios y bahías

5.3 Efectos de la contaminación de las aguas subterráneas

Temario


6. AUTODEPURACIÓN DEL AGUA

6.1 Definición de autodepuración

6.2 Balance de oxígeno disuelto

6.3 Modelo de Streeter-Phelps

6.4 Otros modelos

Temario


7. CONTAMINACIÓN TÉRMICA

7.1 Introducción

7.2 Conceptos fundamentales

7.3 Balance de energía

20/09/2020

5

Programa


N° TEMA HORAS CLASES ACUM.

Presentación 1.5 1 1

1 Introducción 3.0 2 3

2 Fuentes de contaminación y tipos de desechos 3.0 2 5

3 Estudios de la calidad del agua 16.0 19 24

4 Principios de administración de la calidad del agua 4.5 3 27

5 Efectos de la contaminación 1.5 1 28

6 Autodepuración del agua 4.5 3 31

7 Contaminación térmica 1.5 1 32

Actividades


Dentro del aula virtual:

Exposición oral y audiovisual, apoyadas con presentaciones en Power Point que están disponibles en EducaFI Plus.

Ejercicios.

Participación de los alumnos.

Actividades


Fuera del aula virtual:

Problemas, temas de investigación y lecturas.

Proyecto. Evaluación de la calidad del agua.

Taller y prácticas de laboratorio. Si la pandemia lo permite. En el Laboratorio de Sanitaria y en visita de campo.

Sistema de evaluación


Requisitos obligatorios:

• Asistencia regular a clases (80% mínimo).

• Calificación aprobatoria en el promedio de los exámenes parciales.

• Asistencia al taller y prácticas de campo y laboratorio.



Exámenes parciales (tres). Con el fin de que el alumno aplique y evalúe los conocimientos adquiridos durante el curso se programaron tres exámenes parciales.

Los exámenes pueden incluir teoría y problemas. Aunque pueden consultar libros y apuntes, se sugiere que cada alumno prepare y consulte un formulario.

Cada alumno debe responder personalmente cada examen, no es lícito copiar, y se sancionará la presentación de exámenes en los que se detecte fraude.



Programación de los exámenes parciales:

Primer examen parcial: lunes 26 de octubre de 2020

Segundo examen parcial: miércoles 9 de diciembre de 2020

Tercer examen parcial: miércoles 3 de febrero de 2021

No hay examen final.

20/09/2020

6



ACTIVIDAD VALOR RELATIVO(%)

Exámenes parciales 75

Tareas, taller, laboratorio y proyecto

25

TOTAL 100



Calificaciones finales:

Las calificaciones finales estarán disponibles para consulta en EducaFI Plus el martes 9 de febrero; cualquier aclaración se podrá solicitar por ese mismo medio hasta el miércoles 10 de febrero.

Las calificaciones finales se asentarán en el acta el jueves 11 de febrero.

Bibliografía


Boyd, Claude E., Water Quality: An Introduction, 2nd edit.,

Springer International Publishing, Switzerland, 2015.

Li, Yuncong, Kati Migliaccio (editors), Water Quality

Concepts, Sampling, and Analyses, CRC Press, Taylor and

Francis Group, Boca Ratón, FL, 2011.

Ahuja, Satinder, Monitoring Water Quality: Pollution

Assessment, Analysis, and Remediation, Elsevier,

Amsterdam, The Netherlands, 2013.

Bibliografía


Perry, Jim, Elizabeth Leigh Vandeklein, Water Quality:

Management of a Natural Resource, Wiley-Blackwell,

New Jersey, 1999.

Ji, Zhen-Gang, Hydrodynamics and Water Quality:

Modeling Rivers, Lakes, and Estuaries, 2nd ed., John Wiley

and Sons, Inc., New Jersey, 2017.

Manivanan, R., Water Quality Modeling: Rivers, Streams

and Estuaries, New India Publishing Agency, India, 2008.

Bibliografía


Murguía Vaca, Ernesto, Contaminación de Aguas,

Facultad de Ingeniería, UNAM, México, 1981.

Velz, Clarence J., Applied Stream Sanitation, 2nd edit.,

Krieger Publishing Co., U.S.A., 1984.

Tchobanoglous, George, Edward D. Schroeder, Water

Quality: Characteristics, Modeling, Modification, Addison

Wesley Publishing Co., Reading, Massachusetts, 1987.

Bibliografía


IHD-WHO Working Group on Water Quality, Water Quality

Surveys: A Guide for the Collection and Interpretation of

Water Quality Data, UNESCO-WHO, U.K., 1978.

Sawyer, Clair N., Perry L. McCarty, Gene F. Parkin, Chemistry for Environmental Engineering and Science, 5th

edit., McGraw-Hill Companies, Inc., New York, 2002.

Jaime Paredes, Alberto, Manejo del Agua en México, Propuesta para su Administración Descentralizada, Serie Investigación y Desarrollo, Instituto de Ingeniería, UNAM, Publicación SID/638, México, 2004.

20/09/2020

7

Bibliografía


Vázquez González, Alba Beatriz, Manual de Prácticas de

Laboratorio de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, Facultad de Ingeniería, UNAM, México, 2006.

Metcalf & Eddy, Inc., Wastewater Engineering:

Treatment and Resource Recovery. George Tchobanoglous, H. David Stensel, Ryujiro Tsuchihashi, Franklin L. Burton, 5th

edit., Mc. Graw-Hill Book Co., New York, 2013.

Bibliografía


Morris, Gregory L. and Fan, Jiahua. 1998. Reservoir

Sedimentation Handbook (Design and management of

dams, reservoirs and watersheds for sustainable use), McGraw-Hill Book Co., New York.

Horne, Alexander J., Charles R. Goldman, Lymnology, 2nd

edit., Mc. Graw-Hill, Inc., New York, 1994.

Bibliografía


Chapra, Steven C., Surface Water-Quality Modeling, McGraw-Hill Book Co., New York, 1997.

Laws, Edward A., Aquatic Pollution: An Introductory Text, 3rd edit., John Wiley and Sons, Inc., New York, 2000.

Tebbutt, T. H. Y., Principles of Water Quality Control, 5th

edit., Butterworth-Heinemann, Oxford, 1998. (Existe versión en español de la tercera edición en inglés).

Lamb, James C., Water Quality and its Control, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1985.

Bibliografía


Kaill, W. Michael, John K. Frey, Environments in Profile: An

Aquatic Perspective, Canfield Press, San Francisco, 1973.

Nemerow, Nelson Leonard, Scientific Stream Pollution

Analysis, McGraw-Hill Book Co., New York, 1974.

Ruttner, Franz, Fundamentals of Limnology, 3rd edit., University of Toronto Press, Toronto, 1963.

Wilber, Charles G., The Biological Aspects of Water

Pollution, 3rd edit., Charles C. Thomas Pub. Ltd., 1969.


20/09/2020

1

Proyecto




Etapas comunes de un estudio de calidad del agua en una cuenca

hidrológica

Estudio de Evaluación de la Calidad del Agua


1 Definición de factores hidrológicos y climatológicos

2 Determinación de cargas contaminantes

3 Adopción y verificación de factores de autopurificación

4 Predicción de condiciones esperadas en los cuerpos de agua

5 Evaluación de impactos debidos al desarrollo de la cuenca

6 Propuesta de medidas de administración del agua



1 Definición de factores hidrológicos y climatológicos

El comportamiento de los contaminantes en los cuerpos de agua y la capacidad de autopurificación de éstos depende de múltiples factores, entre ellos de las condiciones hidrológicas, geohidrológicas y de clima, como:

• Precipitación-escurrimiento-infiltración, variables en tiempo y espacio,



• Naturaleza de los cuerpos de agua; ancho de cauces, pendiente, material de márgenes y fondo, superficie y volumen de los embalses,

• Morfología, geología, topografía, cubierta vegetal, usos del suelo, en la cuenca,

• Temperatura, precipitación, insolación,

• Ecosistema acuático, incluyendo: plancton, necton y bentos.



2 Determinación de cargas contaminantes

• Localización de usos del agua y fuentes de contaminación.

• Magnitud, tipo y características de las fuentes. Caudal-volumen, concentración de contaminantes.

• Estimación de condiciones futuras.

20/09/2020

2



3 Adopción y verificación de factores de autopurificación

De acuerdo al cuerpo de agua, determinar:

• Constantes de desoxigenación y reaeración,• Comportamiento de fitoplancton,• Mortandad de microorganismos.



4 Predicción de condiciones esperadas en los cuerpos de agua

• Definidas y verificadas las constantes de autopurificación será posible estimar las condiciones de calidad del agua para diferentes condiciones de cargas contaminantes y de comportamiento hidrodinámico de la cuenca (escenarios),

• Y será posible establecer metas de calidad en los cuerpos de agua.



5 Evaluación de impactos debidos al desarrollo de la cuenca

• Cualquier propuesta de desarrollo en la cuenca que implique modificación en las características físicas de los cuerpos de agua, alteración de los regímenes de escurrimiento, cambios de uso del suelo o del agua, vertido de contaminantes podrá evaluarse en términos de su efecto benéfico o perjudicial en la calidad del agua.



6 Propuesta de medidas de manejo del agua

• Para cumplir los objetivos de calidad establecidos para la cuenca se pueden proponer las medidas que garanticen su cumplimiento, como: desarrollo de obras de saneamiento, modificación de los términos de asignaciones o concesiones de agua, autorización de nuevas concesiones, modificación de permisos de descarga.



Proyecto

Evaluación de la calidad del agua en una cuenca hidrológica

Antecedentes


Laguna de Zupitlán, Hidalgo.

Laguna de Coatetelco, Morelos.

La Cantera, Ciudad Universitaria.

Río Cuautla, Morelos.

Río Blanco, Veracruz.

Río de la Magdalena, Ciudad de México.

20/09/2020

3

Objetivos Generales del Proyecto


1 Clasificar los cuerpos de agua de la cuenca (comparar con la clasificación oficial), según el uso del agua, y proponer las metas de calidad del agua.

2 Determinar la capacidad de asimilación y dilución de las corrientes y embalses en la cuenca.

3 Proponer las medidas de saneamiento para cumplir las metas.

Objetivos Particulares del Proyecto


1 Identificar y localizar las fuentes de contaminación.

2 Segmentar las corrientes principales de la cuenca y la superficie de los embalses en tramos o celdas homogéneos.

3 Localizar estaciones de muestreo, en las corrientes, en los embalses y en las principales descargas contaminantes.

4 Localizar estaciones hidrométricas y climatológicas dentro o cerca de la zona de estudio.



5 Preparar un programa de muestreos para los cuerpos de agua y descargas principales dentro de la zona de estudio; que deberá incluir, por lo menos: identificación de estaciones de muestreo, parámetros de campo y laboratorio que serían analizados en cada sitio, listas de verificación, hojas de campo, número y tipo de recipientes para el muestreo.



6 Recopilar y analizar información bibliográfica de resultados de análisis de calidad del agua en la zona de estudio.

7 Realizar la toma de muestras y análisis de campo y laboratorio.

8 Calcular índices de calidad del agua de los sitios para los que se tengan datos.

9 Preparar conclusiones y recomendaciones para el saneamiento de la cuenca.

Contenido sugerido del estudio de

evaluación de la calidad del agua



Contenido sugerido


1. Introducción

2. Medio biofísico

3. Medio socioeconómico

4. Fuentes de contaminación

5. Hidrología y geohidrología

6. Calidad del agua

7. Aplicación de modelos

8. Propuesta de medidas de gestión del agua

20/09/2020

4

Contenido


1 Introducción

1.1Antecedentes

1.2Objetivos

1.3 Resultados esperados

Contenido


2 Medio biofísico

2.1 Delimitación de la zona de estudio2.2 Geología

2.3 Suelos2.4 Clima

2.5 Precipitación2.6 Hidrografía2.7 Vegetación y usos del suelo

2.8 Fauna y ecosistemas

Contenido


3 Medio socioeconómico

3.1 Municipios dentro de la cuenca3.2 Población actual y futura

3.3 Centros urbanos y principales núcleos rurales3.4 Índices de marginalidad

3.5 Actividades productivas3.6 Conflictos sociales

Contenido


4 Fuentes de contaminación

4.1 Usos y aprovechamientos actuales del agua y perspectivas futuras

4.2 Descargas de aguas residuales

4.3 Otras fuentes de contaminación

Contenido


5 Hidrología y geohidrología

5.1 Estaciones climatológicas e hidrológicas

5.2 Resumen de información disponible

5.3 Modelo precipitación-escurrimiento

5.4 Balances hídricos

Contenido


6 Calidad del agua

6.1 Calidad del agua en fuentes de contaminación

6.2 Calidad del agua en cuerpos de agua

6.3 Aforos

20/09/2020

5

Contenido


7 Aplicación de modelos

7.1 Descripción del o los modelos empleados

7.2 Constantes de autopurificación y calibración del o los modelos

7.3 Estimación de condiciones críticas

7.4 Cálculo de la capacidad de asimilación

Contenido


8 Propuesta de medidas de gestión del agua

8.1 Propuesta de programa de muestreo en los cuerpos de agua y descargas de aguas residuales.

8.1.1 Descripción de estaciones de muestreo (ubicación, parámetros por analizar, procedimientos, listas de chequeo, hoja de campo)

8.1.2 Instalaciones de laboratorio y técnicas analíticas que se usarían

Contenido


8.2 Medidas de saneamiento

8.3 Manejo de los recursos de la cuenca

8.4 Propuesta de programa de vigilancia


Taller

UNAM Facultad de Ingeniería

Taller



ProgramaPrograma

SESIÓN FECHA TEMA

1

03 de octubre de

2020

10:00 a 12:00

Hidrología y climatología, conceptos

básicos de hidrología. Delimitación

de la cuenca hidrológica con ayuda

de un SIG. Localización de

estaciones hidrológicas e

hidrométricas . Delimitación de

zonas de influencia con zonas de influencia con

herramientas de SIG..

2

10 de octubre de

2020

10:00 a 12:00

Hidrología y climatología: obtención

de información y manejo de datos

estadísticos de precipitaciones

mínimas y máximas. Factores de

corrección. Modelo de análisis

lluvia-escurrimiento: racional

americano, Chow, hidrograma

unitario triangular.



ProgramaPrograma

SESIÓN FECHA TEMA

3

17 de octubre de

2020

10:00 a 12:00

Estudios de calidad del agua:

delimitación de zona de estudio y

zonas de influencia con ayuda de

SIG. Localización de fuentes de

contaminación. Base de datos

REPDA.


4

24 de octubre de

2020

10:00 a 12:00

Estudios de calidad del agua:

análisis de parámetros y

comparación con la normativa en la

materia. Uso de la herramienta WQI

Calculator. Interpretación de

resultados.


ProgramaPrograma

SESIÓN FECHA TEMA

5

31 de octubre de

2020

10:00 a 12:00

Análisis espacial y temporal de

contaminantes en corrientes

superficiales de agua mediante SIG.

Aforo y muestreo. Análisis y

etiquetado de muestras.

Representación de puntos de


10:00 a 12:00muestreo mediante archivos shape.

Generación de metadatos.

Interpretación de resultados

mediante escalas de tiempo.


ProgramaPrograma

SESIÓN FECHA TEMA

6

11 de diciembre

de 2020

(por confirmar)

Introducción al laboratorio.

Seguridad, uso de la balanza, uso

del equipo de campo, preparación

de soluciones. Preparación de

material para muestreo.


material para muestreo.

7

08 de enero de

2021 (por

confirmar)

Trabajo de campo. Toma de

muestras, preservación, análisis

de campo, análisis de laboratorio.

8

15 de enero de

2021 (por

confirmar)

Análisis de las muestras.


ProgramaPrograma

SESIÓN FECHA TEMA

922 de enero de

2021Modelos de calidad del agua.

1029 de enero de

2021Presentación del proyecto.



Práctica de campo y laboratorio (por Práctica de campo y laboratorio (por

confirmar) confirmar)

1.1. Introducción al laboratorio.Introducción al laboratorio.

2.2. Preparación de los trabajos de campo.Preparación de los trabajos de campo.

3.3. Recolección de muestras y análisis de Recolección de muestras y análisis de


3.3. Recolección de muestras y análisis de Recolección de muestras y análisis de

campo.campo.

4.4. Análisis de laboratorio.Análisis de laboratorio.

20/09/2020 - UNAM

Documents

Transcript of 20/09/2020 - UNAM