informe final estudio “calidad del agua potable y su

A y S Consultores Ltda. La Concepción 81 Of. 602, Providencia, Santiago de Chile, F: 6571551-2-3, Fax: 6571562 ______________________________________________________________________

Estudio “Calidad del agua potable y calidad de la medición. Aguas Magallanes” Informe Final Pág. 1

INFORME FINAL

ESTUDIO “Calidad del Agua Potable y su relación con la calidad de la Medición. Punta Arenas”

Para la empresa:

AGUAS MAGALLANES S.A.



ÍNDICE

Página 1 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

4

2 ANÁLISIS DE LA CALIDAD DEL AGUA CRUDA

5

3 ANÁLISIS DEL SISTEMA PRODUCTIVO

9

3.1 Agua cruda 9 3.2. Planta de tratamiento 11 3.3. Estanque de Regulación 15 3.4. Agua potable en la red de distribución 16 4. DEPÓSITOS DE SEDIMENTOS EN LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN Y MEDIDORES

18

5 LAVADO Y MANTENCIÓN DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN

25

5.1. Revisión bibliográfica 25 5.2. Instructivo de trabajo “Monitoreo y Lavado de Redes de Agua Potable” de Aguas Magallanes

25

5.3. Pruebas realizadas en terreno 26 5.4. Simulaciones de lavado realizadas 28 5.5. Simulaciones de tiempo de viaje realizadas 40

6 ANÁLISIS DEL PARQUE DE MEDIDORES 6.1. Características del parque de medidores 6.2. Validación de la metodología y procedimientos de verificación de Aguas Magallanes 6.3. Información de Autocontroles 2005 a 2007 6.4. Análisis realizados por los proveedores 6.5. Análisis de calidad metrológica versus el uso de los medidores 6.6. Tecnologías alternativas para medidores domiciliarios

45

45

46 47 49 51 52

7 CONCLUSIONES DEL ESTUDIO

53



8 RECOMENDACIONES DE PLANES DE ACCIÓN 8.1. Fuentes de abastecimiento 8.2. Sistema de Tratamiento 8.3. Identificación de residuos adheridos en redes y medidores 8.4. Mejoras al Procedimiento de Lavado de Redes 8.5. Recambio de medidores

56

56 56 58 59 63

ANEXOS ANEXO 1. LAVADO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE ANEXO 2. TRATAMIENTO MEDIANTE OXIDACIÓN AVANZADA ANEXO 3. CALIDAD FUENTES HISTÓRICO PERÍODO 2003-2007 (Disponible sólo en archivo Excel) ANEXO 4. RÉGIMEN DE USO DEL CAUDAL DE LAS FUENTES PERÍODO 2004-2007 (Disponible sólo en archivo Excel)



INFORME FINAL

“Calidad del Agua Potable y su relación con la calidad de la Medición. Punta Arenas”

1.- INTRODUCCIÓN

El presente Informe final, contiene una evaluación de la problemática de la mala calidad de la micromedición en la ciudad de Punta Arenas XII Región, obtenida a partir del análisis presencial en terreno y análisis crítico de la información recopilada, efectuada por los profesionales de Aguas y Saneamiento Consultores Ltda., participantes del proyecto.

El objeto del estudio fue fundamentalmente la identificación de las causas más probables del problema, para lo cual se realizó un seguimiento de las corrientes de agua mediante un enfoque “de aguas arriba hacia aguas abajo”, vale decir, desde el agua cruda hasta los medidores afectados, considerando estudiar secuencialmente los antecedentes disponibles de calidad del agua en todo el proceso, desde las fuentes de abastecimiento, el sistema de tratamiento, red de distribución, hasta los medidores de agua potable de la ciudad. Consecuentemente con lo anterior, el presente informe también contiene las recomendaciones de planes de acción, tanto de corto como de largo plazo, que la Consultora considera relevante se implementen, con la finalidad de disminuir la gravedad del problema. El detalle de todas las actividades realizadas, se incluye en el texto del informe y en Anexos se incluyen los antecedentes históricos recopilados desde la propia empresa y los recabados como parte del presente estudio (antecedentes de terreno y análisis de laboratorio). A continuación se resume la perspectiva y visión que se tiene de la posible influencia de cada uno de los aspectos revisados, de acuerdo al programa de trabajo presentado en la propuesta.



2.- ANÁLISIS DE LA CALIDAD DEL AGUA CRUDA A partir de un universo de datos históricos disponibles de caracterización de calidad de aguas crudas de las distintas fuentes de abastecimiento que la empresa proporcionó y que abarcaron un total de 5 años desde el año 2003 al año 2007 (Anexo Nº 1 “Calidad de Fuentes histórico periodo 2003-2007“), se efectuó una clasificación de las fuentes de abastecimiento superficiales con que la empresa cuenta para abastecer a la ciudad de Punta Arenas. Estas son Río de las Minas y Embalse Lynch que se utilizan permanentemente, Río Leñadura y Río Tres Brazos que se utilizan sólo en forma ocasional, principalmente en meses de mayor demanda. En este informe, no se ha considerado la fuente superficial "Lago Parrillar" ya que no se proporcionó información histórica de su calidad, en atención a que de acuerdo a información de la empresa no se ha utilizado en los últimos 10 años. La clasificación de las fuentes por tipo, según la calidad natural del agua cruda, obedece a los parámetros de calidad exigidos en la actual normativa para agua potable NCH 409-2005 y los criterios definidos en el instructivo de Fuentes Superficiales y Subterráneas ORD SISS Nº 1745-1999, establecidos en la Tabla 2.1: Tabla 2.1. Clasificación de las Fuentes.

Parámetro en agua cruda captación (mg/l)

Clasificación de fuentes

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

Amoniaco < 0. 3 < 1. 5 > 1. 5

Cloruros < 400 < 400 > 400

Coliformes totales (NMP/100 ml) < 1000 1000-75000 >75000

Color aparente (unidades Pt-Co) < 20 20- 100 > 100

Demanda de cloro < 2 < 10 > 10

Olor inodoro positivo positivo

pH ( unidades ) 6. 5 – 8. 5 6. 5 – 8. 5 < 6.5 y > 8.5

Sólidos disueltos totales < 1500 < 1500 > 1500

Sulfatos < 500 < 500 > 500

Turbiedad ( UNT ) < 10 > 10 ------

Arsénico < 0.03 0. 03 – 1. 0 > 1. 0

Cadmio < 0. 01 < 0. 01 > 0. 01

Cianuro < 0. 2 < 0. 2 > 0. 2

Cobre total < 1 < 1 >1 Cobre filtrable < 1 < 1 >1

Cromo < 0. 05 <0. 05 >0. 05

Fenoles < 0. 002 < 0. 002 > 0. 002

Fluoruro <1. 5 <1. 5 >1. 5



Tabla 2.1. Clasificación de las Fuentes (continuación). Parámetro en agua cruda captación

(mg/l) Clasificación de fuentes

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

Hierro total <0. 3 0. 3 - 50 > 50

Hierro filtrable < 0. 3 0. 3 - 1 > 1

Manganeso total < 0. 1 0. 1 - 10 >10

Manganeso filtrable < 0. 1 0. 1 – 0. 3 > 0. 3

Mercurio < 0. 001 < 0. 001 > 0. 001

Nitratos < 50 < 50 > 50

Nitritos < 3 < 3 > 3

Plomo < 0. 05 < 0. 05 > 0. 05

Selenio < 0. 01 < 0. 01 > 0. 01

Zinc < 3 < 3 > 3

Compuestos orgánicos ( mg/ l)

Monocloramina < 3 < 3 > 3

Pentaclorofenol < 0. 009 < 0. 009 > 0. 009

Triclorometano < 0.2 < 0.2 < 0.2

Tetracloroeteno <0. 04 < 0. 04 > 0. 04

Benceno <0. 01 < 0. 01 > 0. 01

Xileno < 0.7 < 0.7 < 0.7

Tolueno < 0.5 < 0.5 < 0.5

Considerando los parámetros de calidad de las aguas crudas señalados en la tabla anterior y la información disponible en los certificados de los controles F-Q completos de fuentes de abastecimiento de Aguas Magallanes, se puede observar presencia de altas concentraciones de Coliformes, Color, Turbiedad, Hierro y Manganeso, que se han destacado con color naranjo en la misma tabla. Puntualmente se observa presencia de Amonio sobre norma, en Río Las Minas (año 2005) y Río Tres brazos (año 2000). De los parámetros utilizados para la clasificación de fuentes, no hay suficiente información respecto de hierro filtrable y manganeso filtrable, antecedentes también relevantes para la definición del tipo de tratamiento requerido en el proceso de potabilización. De esta manera, las distintas fuentes quedan clasificadas como sigue: Embalse Lynch: Tipo 3 (color); Tipo 2 (resto parámetros) Presenta contaminación por turbiedad, coliformes totales, color verdadero, hierro y manganeso. Los valores máximos informados para cada uno de estos parámetros durante el periodo en estudio fueron: Turbiedad (UNT): 357 (04-04-2005) Coliformes totales (NMP/100 ml): 1600 (varios meses y años) Color verdadero (Unidades Pt-Cobalto): 150 (04-04-2005) Hierro (mg/l): 5.18 (24-05-2004)



Manganeso (mg/l): 0.24 (28-02-2005) Río de las Minas: Tipo 3 (color); Tipo 2 (resto parámetros) Presenta contaminación por turbiedad, coliformes totales, color verdadero, hierro y manganeso. Los valores máximos informados para cada uno de estos parámetros durante el periodo en estudio fueron: Turbiedad (UNT): 665 (04-04-2005) Coliformes totales (NMP/100 ml): 1600 (04-04-2005) Color verdadero (Unidades Pt-Cobalto): 175 (17-03-2003) Hierro (mg/l): 25.7 (25-09-2006) Manganeso (mg/l): 1.06 25-09-2006 Río Leñadura: Tipo 3 (color); Tipo 2 (resto parámetros) Presenta contaminación por turbiedad, coliformes totales, color verdadero, hierro y manganeso. Los valores máximos informados para cada uno de estos parámetros durante el periodo en estudio fueron: Turbiedad (UNT): 1508 (26-09-2006) Coliformes totales (NMP/100 ml): 1600 (10-05-2006) Color verdadero (Unidades Pt-Cobalto): 150 (varios meses y años) Hierro (mg/l): 39.2 (31-05-2003) Manganeso (mg/l): 1.43 (21-02-2006) Río Tres Brazos: Tipo 3 (color); Tipo 2 (resto parámetros) Presenta contaminación por turbiedad, coliformes totales, color verdadero, Fierro y Manganeso. Los valores máximos informados para cada uno de estos parámetros durante el periodo en estudio fueron: Turbiedad (UNT): 288 (26-09-2006) Coliformes totales (NMP/100 ml): 1600 (14-12-2004) Color verdadero (Unidades Pt-Cobalto): 150 (varios meses y años) Hierro (mg/l): 31.2 (31-05-2003) Manganeso (mg/l): 0.36 (31-05-2003) Clasificación Tipo 2: � Aguas tratadas con coagulación – floculación, decantación, filtración más

desinfección, con o sin sedimentación primaria. � Aguas tratadas con proceso convencional de oxidación. Clasificación Tipo 3: � Aguas tratadas por procesos especiales como, osmosis inversa ultra filtración,

intercambio iónico, electro diálisis y otros para remover sustancias disueltas. � Aguas tratadas con carbón activado, precipitación química y otros para remover olor

y sabor severos, color, compuestos orgánicos.



Del mismo modo se corroboran como parámetros críticos de las fuentes, vale decir aquellos que deben ser removidos en el tratamiento, los ya informados por la propia empresa a la Superintendencia de Servicios Sanitarios como autoridad fiscalizadora nacional respecto de estas materias. Estos son: Tabla 2.2. Parámetros críticos según fuente.

Fuente superficial Parámetros críticos Embalse Lynch Color Verdadero, Hierro y Manganeso Río de las Minas Color Verdadero, Hierro y Manganeso Río Leñadura Color Verdadero, Hierro y Manganeso Río Tres Brazos Color Verdadero, Hierro y Manganeso Cabe señalar que se entiende como “parámetro crítico”, a aquellas sustancias características de la fuente, que en ausencia o falla del proceso de tratamiento, superan el límite máximo impuesto por la norma de agua potable. Se aclara además que los parámetros Tipo I de NCH 409/1, vale decir bacteriológicos y turbiedad, son considerados como parámetros de control rutinario y por tanto sometidos a muestreos regulares en todos los sistemas. Durante la visita de reconocimiento efectuada por los consultores, se pudo constatar que el color verdadero que es uno de los contaminantes más relevantes del agua cruda, proviene de sustancias vegetales presentes en las fuentes. Por su parte, el hierro y en especial el manganeso también presentes en las fuentes, estarían presumiblemente en estado disuelto, y de ser así no podrían ser abatidos completamente por el tratamiento convencional de coagulación-floculación. No se descarta sin embargo, la presencia de fracciones suspendidas de estos metales, en especial de Fe, en forma natural y particularmente en episodios de aumentos de turbiedad. Con el objeto de comprobar estas hipótesis, Aguas Magallanes planificará una campaña especial de muestreo y análisis de las aguas crudas para determinar el estado (soluble o suspendido) en que se encuentran ambos metales, Hierro y Manganeso. Como conclusión de esta parte del estudio, se obtiene que todas las fuentes superficiales disponibles para la ciudad de Punta Arenas presentan contaminación por Color, Fe y Mn, en concentraciones tales que los califican como parámetros críticos del servicio. Al respecto no caben recomendaciones de tipo operacional, ya que de acuerdo a la información de perfiles de uso las distintas fuentes proporcionada por la propia empresa sanitaria (Anexo Nº2 ”Régimen Uso Caudales fuentes, periodo 2004 -2007”), se estaría dando prioridad de uso a las fuentes que presentan menor contaminación desde el punto de vista químico.



3.- ANÁLISIS DEL SISTEMA PRODUCTIVO El análisis del actual sistema productivo de la ciudad de Punta Arenas, en lo que respecta a fuentes involucradas, plantas de tratamiento, procesos y productos químicos utilizados, eficiencia real del sistema en la remoción de parámetros críticos, cumplimiento de normativas a nivel de efluentes, frecuencia de posibles incumplimientos, distribución de aguas producidas en zonas de la red etc., eran temas trascendentales de conocer en el presente estudio. Por tanto y para una mayor claridad, este punto se ha subdividido tomando en cuenta el flujo de avance del agua en el sistema productivo y el análisis se ha centrado específicamente en la contaminación del agua debida a parámetros críticos como elementos relevantes a considerar. Así se tiene: 3.1 Agua cruda De acuerdo a la relación de uso de las distintas fuentes de abastecimiento informada por la empresa para el último año 2007 y lo que va corrido del 2008, se tiene que el comportamiento del contenido de Fe y Mn en el agua cruda de las 4 fuentes en uso es como el que se muestra en las siguientes gráficas (Figura 3.1). En estas, los valores máximos de estos metales fueron: Laguna Lynch: Fe: 12.2 mg/l ; Mn: 0.48 mg/l Río Las Minas: Fe: 18.4 mg/l ; Mn: 1.02 mg/l Río Leñadura: Fe: 4.02 mg/l ; Mn: 0.33 mg/l Río Tres brazos: Fe: 3.43 mg/l ; Mn: 0.19 mg/l Estos antecedentes concuerdan totalmente con la clasificación de fuentes Tipo 2 para contenido de metales e indican la necesidad de removerlos en la planta de tratamiento, mediante un proceso especial de oxidación química.



C onc entrac ión de F e y Mn en L ag una L ync h

0,01

0,1

1

10

100

29

-11

-06

18

-1-0

7

9-3

-07

28

-4-0

7

17

-6-0

7

6-8

-07

25

-9-0

7

14

-11

-07

3-1

-08

22

-2-0

8

12

-4-0

8

Co

nc

en

tra

ció

n

(mg

/L)

Mn

F e

C onc entrac ión de F e y Mn en R io L as Minas

0,01

0,1

1

10

100

29

-11

-06

18

-1-0

7

9-3

-07

28

-4-0

7

17

-6-0

7

6-8

-07

25

-9-0

7

14

-11

-07

3-1

-08

22

-2-0

8

12

-4-0

8

Co

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(mg

/L)

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F e

C onc entrac ión de F e y Mn en R io L eñadura

0,001

0,01

0,1

1

10

29

-11

-06

18

-1-0

7

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28

-4-0

7

17

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7

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-07

25

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7

14

-11

-07

3-1

-08

22

-2-0

8

12

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8

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n

(mg

/L)

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F e

C onc entrac ión de F e y Mn en Tres B raz os

0,001

0,01

0,1

1

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29

-11

-06

18

-1-0

7

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-07

28

-4-0

7

17

-6-0

7

6-8

-07

25

-9-0

7

14

-11

-07

3-1

-08

22

-2-0

8

12

-4-0

8

Co

nc

en

tra

ció

n

(mg

/L)

Mn

F e

Figura 3.1. Concentraciones de Fe y Mn en las fuentes de agua cruda de la ciudad de Punta Arenas.



3.2 Planta de tratamiento Según información entregada por Aguas Magallanes, la planta de tratamiento actualmente en uso, fue construida durante los años 1993-1994, posee una capacidad de tratamiento del orden de 380 L/s (caudal de entrada). Las pérdidas por (lavado de filtros, decantadores, floculadores, etc.) son el orden de un 12% del caudal de entrada, en consecuencia, la capacidad de producción real es del orden de 335 l/s aprox. El tratamiento es de tipo físico-químico, que incluye los procesos de coagulación, floculación, decantación, filtración y desinfección, cuyas unidades principales son: • Corrección de pH del agua cruda para situarse en el estrecho rango de pH óptimo de

coagulación-floculación. Para este efecto se considera la alcalinización con cal hidratada mediante un dosificador volumétricos Wallace and Tiernan y bomba centrífuga Schabaver.

• Agregado de sulfato de aluminio como coagulante, mediante bombas de diafragma

tubular Wallace and Tiernan, modelo Chemtube.

• Floculación con agregado eventual de polielectrolito, en una de las etapas finales de la floculación, para mejorar las características del floc formado. Existen dos floculadores de flujo helicoidal, con entrada lateral, del tipo Cox (tiempo de retención: 27 minutos). El volumen de cada floculador corresponde a 324 m3 dividido en 9 compartimientos de 3 m. x 3m. por 4 m. de profundidad.

• Decantación en unidades de alta tasa. La planta tiene 6 decantadores de celdas

inclinadas; 3 por cada floculador. Incluye una remoción hidráulica automática de los barros. Los decantadores están dimensionados para trabajar en tasas bajas, a fin de retener el floc liviano que se genera en el tratamiento de aguas con color (tasa superficial aparente: 89 m3/m2/día; tasa superficial equivalente: entre 8 y 9 m3/m2/día).

• Post-alcalinización para corregir el pH residual del agua, e inducir la precipitación

completa del aluminio residual, mediante un dosificador volumétrico Wallace and Tiernan y bomba centrífuga Schabaver.

• Filtración en 8 filtros rápidos de flujo descendente, de tasa declinante y autolavantes.

Son de lecho mixto (carbón y arena) de 70 cm. de espesor. La tasa de filtración es del orden de 125 m3/m2/día.

• Desinfección con gas-cloro. Los equipos se encuentran en un edificio especial. • Fluoruración mediante el agregado de una sal de flúor (fluosilicato de sodio). El

sistema posee dos estanques para la preparación de la solución de flúor y 2 bombas dosificadoras de diafragma marca Alldos con capacidades de 720 l/h c/u.



Este esquema de tratamiento convencional según diseño original antes mencionado, ha permitido obtener en el tiempo, buenos resultados en la remoción de turbiedad y color presentes en el agua cruda, con valores ajustados de pH en el agua tratada a la salida de planta. Estas eficiencias, se muestran en la Figura 3.2, donde se ha resumido la información entregada al Consultor y que corresponde al periodo comprendido entre los años 2004-2007.

R emoc ión de T urbiedad

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

EN

ER

O

F EBR

ERO

MA

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ABR

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MA

YO

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J UL IO

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n d

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%)

2004

2005

2006

2007

R emoc ión de C olor

65,00

70,00

75,0080,00

85,00

90,00

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EN

ER

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MA

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)

2004

2005

2006

2007

Figura 3.2. Eficiencias de abatimiento en PTAP Punta Arenas. Sin embargo y como era de esperarse, los metales Fe y Mn también presentes en el agua cruda en altas concentraciones, no estaban siendo removidos eficientemente, salvo en aquella pequeña fracción que formaba parte de la materia suspendida para cuyo fin la planta fue diseñada. Cabe señalar que de acuerdo a los valores de pH de las aguas crudas de ingreso planta normalmente entre 7 y 8 unidades (ver Figura 3.3), sólo el hierro podría presentarse suspendido o formando complejos en un cierto porcentaje, pero lo más probable es que el Manganeso se presente disuelto casi en su totalidad y por tanto permanezca inalterado en su paso por el tratamiento.

pH Medio Ag ua C ruda

6,00

6,50

7,00

7,50

8,00

8,50

EN

ER

O

F EBR

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Me s de l a ño

pH 2004

2005

2006

2007

Figura 3.3. pH agua cruda afluente a PTAP Punta Arenas Si a este hecho se suma que la desinfección se realiza con dosis de cloro demasiado altas, para las demandas típicas de este tipo de aguas superficiales, la gran cantidad de cloro libre residual presente en el agua de salida plantas > 1.5 mg/l (ver Figura 3.4) dio históricamente y sigue dando en la actualidad, un ambiente propicio para la posterior oxidación de los metales remanentes, que aún quedan a la salida del tratamiento.



C l libre res . Máximo Ag ua P otable

en la S alida de L a P lanta

0,000,501,001,502,002,50

EN

ER

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Clo

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2004

2005

2006

2007

Figura 3.4. Cloro libre residual a la salida de PTAP Punta Arenas En efecto, de acuerdo a la información entregada por la empresa, sólo desde el segundo semestre del año 2007, se está aplicando en la planta permanganato de potasio KMnO4 como oxidante en dosis media de 0.073 mg/l, lo que ha permitido mejorar el proceso de tratamiento y disminuir las concentraciones de Hierro y en alguna medida también las de Manganeso en la salida de filtros. En las Figuras 3.5 y 3.6 siguientes, se muestra para el periodo 2007 e inicios 2008, el comportamiento de las concentraciones de Fe y Mn medidas en mezcla de aguas crudas de ingreso a la planta, con su correspondiente a la salida de los filtros. Aquí se observa claramente el logro del objetivo para hierro que sólo en 2 situaciones puntuales sobrepasa el valor normado de 0.3 mg/l. No se da lo mismo para manganeso, cuyas concentraciones superan el valor normado de 0.1 mg/l, en varios de los días de control.

C onc entrac ión de F e y Mn

E ntrada P lanta (mezc la de ag uas c rudas )

0,001

0,01

0,1

1

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Mn

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Figura 3.5. Concentraciones de Fe y Mn a la entrada y salida PTAP Punta Arenas El hecho anteriormente descrito queda evidenciado a partir de la gráfica de eficiencias en remoción de estos contaminantes en el sistema de tratamiento después del agregado del oxidante, que supera el 90% para Fe, pero en el mejor de los casos llega



al 60% para manganeso. Lamentablemente con anterioridad a julio de 2007, no se dispone de datos comparables de eficiencia, como para saber el mejoramiento real introducido mediante la adición de permanganato de potasio como oxidante.

% R emoc ion de F e, en P lanta P unta Arenas

0

20

40

60

80

100

120

01

-01

-20

07

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-01

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07

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07

12

-02

-20

07

26

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-20

07

12

-03

-20

07

26

-03

-20

07

09

-04

-20

07

23

-04

-20

07

07

-05

-20

07

21

-05

-20

07

04

-06

-20

07

18

-06

-20

07

02

-07

-20

07

16

-07

-20

07

30

-07

-20

07

13

-08

-20

07

27

-08

-20

07

10

-09

-20

07

24

-09

-20

07

08

-10

-20

07

22

-10

-20

07

05

-11

-20

07

19

-11

-20

07

03

-12

-20

07

17

-12

-20

07

31

-12

-20

07

14

-01

-20

08

28

-01

-20

08

11

-02

-20

08

25

-02

-20

08

% R

em

oc

ion

% R emoc ion de Mn, en P lanta P unta Arenas

-40

-20

0

20

40

60

80

01

-01

-20

07

15

-01

-20

07

29

-01

-20

07

12

-02

-20

07

26

-02

-20

07

12

-03

-20

07

26

-03

-20

07

09

-04

-20

07

23

-04

-20

07

07

-05

-20

07

21

-05

-20

07

04

-06

-20

07

18

-06

-20

07

02

-07

-20

07

16

-07

-20

07

30

-07

-20

07

13

-08

-20

07

27

-08

-20

07

10

-09

-20

07

24

-09

-20

07

08

-10

-20

07

22

-10

-20

07

05

-11

-20

07

19

-11

-20

07

03

-12

-20

07

17

-12

-20

07

31

-12

-20

07

14

-01

-20

08

28

-01

-20

08

11

-02

-20

08

25

-02

-20

08

% R

em

oc

ion

Figura 3.6. Remociones de Fe y Mn en la PTAP Punta Arenas Sin embargo la situación mencionada, no significa que la decisión de la empresa de utilizar permanganato de potasio KMnO4 como oxidante en el proceso de tratamiento no haya sido acertada; por el contrario este producto químico, se visualiza como la mejor alternativa de oxidante para el caso particular de la planta de tratamiento de agua potable de la ciudad de Punta Arenas. Lo anterior, dado que tomando en consideración las características propias de las fuentes de abastecimiento superficiales, la oxidación mediante pre-cloración a nivel del agua cruda, no sólo puede dar lugar a altas demandas de cloro, sino también a un riesgo de formación de productos secundarios de desinfección y compuestos organoclorados indeseables, debido a la combinación del cloro con materia orgánica y a la potencial presencia de precursores.



3.3 Estanques de Regulación

El servicio de agua potable de Punta Arenas cuenta con once estanques de regulación, que conforman un volumen total de 14.140 m3 distribuidos de la siguiente manera:

� Estanques 1,2 y 3 (1925) en Recinto Planta de Tratamiento, con capacidad útil total de 1.800 m3. Antiguamente funcionaban independientemente, pero desde 1965 hasta la fecha están interconectados formando un solo estanque.

� Estanque 4 (1939), con capacidad útil de 400 m3

� Estanque 5(1939), con capacidad útil de 800 m3

� Estanques 6 y 7(1986), con capacidad útil de 4.000 m3 cada uno.

� Estanque elevado (1946), con capacidad útil de 140 m3

� Estanques Recinto Cerro La Cruz, (1925), con capacidad útil de 1000 m3 c/u.

� Estanque Recinto Barrio Industrial, (1975), con capacidad útil de 1000 m3 .

Mediante inspección visual, efectuada por el propio personal de la empresa Aguas Magallanes, en el momento de desaguar los estanques para el proceso de lavado, en todas estas unidades se ha observado teñido negro de las paredes internas, llegando el color incluso a penetrar el hormigón armado con el que están fabricados. La Figura 3.7 muestra la válvula de flotador del estanque Señoret.

Figura 3.7. Válvula de flotador del estanque Señoret, se aprecian depósitos de Fe, Mn y Calcio. Este hecho corrobora la aseveración anterior, respecto de que las concentraciones remanentes de hierro, manganeso y eventualmente otros iones metálicos presentes en forma disuelta en el agua cruda, que no eran removidos por tratamiento convencional, han salido de la planta, para luego oxidarse con las altas concentraciones de cloro libre presentes y el tiempo de permanencia del agua en los distintos estanques de agua potable, ambos factores que benefician que se produzca este fenómeno.



3.4 Agua potable en la red de distribución Los aspectos antes mencionados sobre eficiencias de remoción en planta y el eventual desprendimiento de partículas microscópicas desde los residuos de óxidos metálicos adheridos tanto en estanques como en las redes, explican que durante los controles rutinarios de parámetros críticos exigidos por la autoridad fiscalizadora, aún cuando se cumpla la evaluación mensual definida por la norma NCH 409/1, igualmente se detecten en el agua potable valores puntuales superiores a los normados para estos parámetros. En la Tabla 3.1, se presenta la relación de concentraciones excedidas o fuera de rango detectados en el periodo comprendido entre Enero 2007 e inicios 2008, obtenida desde la información oficial de autocontrol de la empresa para la ciudad de Punta Arenas. Tabla 3.1. Situaciones puntuales detectadas en la red, fuera del límite normado en NCh 409 de Punta Arenas, para algunos de los parámetros Fe, Mn, cloro residual libre o turbiedad (Enero 2007- Enero 2008).

Fecha Dirección Parámetro (mg/l) Fecha Dirección Parámetro (mg/l)

18-05-2007 PJE. LOS PIONEROS 040 Fe 2,38 29-01-2007 CHILOE 240 cl res.libre 0,1

20-09-2007 PJE. 20 N° 0926 Fe 1,24 06-03-2007 RANCAGUA 1750 cl res.libre 0,1

17-07-2007 ROLANDO MATUS 2083 Fe 0,58 21-09-2007 J. GARAY GUERRA 062 cl res.libre 0,1

15-06-2007 PJE. LOS PIONEROS Fe 0,50 16-10-2007 MARIANO EGAÑA 0592 cl res.libre 0,1

07-08-2007 JOSE HESSE 1788 Fe 0,42 03-01-2007 I. CARRERA PINTO 1446 cl res.libre 0,0

23-08-2007 CALLE HUAS 01512 Fe 0,33 04-01-2007 LOS CALAFATES 298 cl res.libre 0,0

10-10-2007 GRAL. SALVO 0950 Mn 1,92 26-01-2007 ANDRES REBOLLEDO 1008 cl res.libre 0,0

23-08-2007 CALLE HUAS 01512 Mn 0,99 02-08-2007 AVDA. MIRAMAR Casa 3 cl res.libre 0,0

10-09-2007 GRAL. SALVO 0950 Mn 0,48 20-09-2007 LOS CALAFATES 298 cl res.libre 0,0

21-12-2007 J. GARAY GUERRA 062 Mn 0,20 20-12-2007 LOS GENERALES 01019 cl res.libre 0,0

12-07-2007 TEHUELCHE 0936 Mn 0,13 20-12-2007 ZONA FRANCA cl res.libre 0,0

21-11-2007 ISLA NAVARINO 01199 Mn 0,12 24-12-2007 ANGAMOS 04 cl res.libre 0,0

25-07-2007 A. OYARZUN 0951 Mn 0,12 26-04-2007 O´HIGGINS 02 Turbiedad 23,6

24-01-2007 WALDO SEGUEL 188 Mn 0,12 21-03-2007 FAGNANO 381 Turbiedad 9,93

08-05-2007 TUCAPEL 0415 Mn 0,12 28-05-2007 PJE. PATAGONA 1964 Turbiedad 9,49

13-07-2007 OVEJERO 0155 Mn 0,12 18-07-2007 I. CARRERA PINTO 1446 Turbiedad 7,29

27-07-2007 A. FLEURY 0997 Mn 0,11 10-08-2007 BARCELO LIRA 0275 Turbiedad 7,24

17-07-2007 ROLANDO MATUS 2082 Mn 0,11 28-02-2007 CIRCUNVALACIÓN 1290 Turbiedad 5,89

23-07-2007 AINAVILLO 554 Mn 0,11 09-05-2007 PJE. PUMA 0470 Turbiedad 4,98

Es relevante también comentar que los valores de Fe y Mn fuera de norma, lo mismo que las anomalías en turbiedad y cloro libre residual, aparentemente no se concentrarían en un determinado sector o zona de la red en particular, lo que se muestra en forma más clara en la Figura 3.8, donde se han graficado por cada uno de los sectores de muestreo de la red de distribución, los eventos en el periodo.



Figura 3.8. Ubicación de puntos de red con valores puntuales de turbiedad, cloro libre residual, Fe o Mn, fuera de límite normado en NCh 409. Este hecho queda corroborado por la relación de los reclamos de clientes debido a deterioro de la calidad del agua, que según se pudo recoger durante la visita de los consultores, alcanzan sólo a 8 situaciones puntuales y aisladas en el último año (Enero 2007 a Enero 2008). Como conclusión de esta parte del estudio, se obtiene que queda corroborado el hecho de que la presencia histórica de hierro, manganeso y otros elementos en el agua de salida de la planta, que se traspasan a los estanques, a la red y por tanto a los medidores domiciliarios, son una de las principales causas del problema de micromedición, ya que los óxidos metálicos formados como consecuencia de la desinfección con cloro se han ido depositando y adhiriendo con el paso del tiempo. Aún cuando hoy en día se estén aplicando tratamientos de remoción en planta, estos deben optimizar eficiencia, de manera de lograr efluentes, con contenidos de Fe, Mn, deseablemente bajo los límites de detección de los respectivos métodos de ensayo, mejorando también al máximo posible, las retenciones a nivel de planta de los remanentes del agregado de productos químicos para el tratamiento. Al respecto si caben recomendaciones de tipo operacional que consisten en optimizaciones sencillas que puede asumir la empresa sanitaria con su propio personal, las cuales se han detallado en el capitulo correspondientes a recomendaciones y planes de acción.



4.- DEPÓSITOS DE SEDIMENTOS EN LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN Y MEDIDORES Como se mencionó, uno de los factores relevantes del estudio era verificar si el hecho de enviar durante tantos años remanentes de Fe y Mn en el agua clorada que ingresa a la red, podría haber producido fenómenos de oxidación tardía de estos metales en el sistema de distribución que originara depósitos, adherencias y eventuales desprendimientos de ellos hacia los medidores, con su consecuente descalibración. Para ello se planificó la extracción y estudio de muestras tanto de tuberías de la red (testigo- red), como de cámaras de medición de los medidores (testigo- medidor). El Laboratorio seleccionado para efectuar los análisis químicos de los residuos, fue AQUA Calidad del Agua Ltda., que se encuentra acreditado según NCh-ISO 17025-2005, con convenio SISS-INN. a) Muestras Testigos provenientes de la red

En el caso de testigos - red, el control se efectuó para 6 muestras extraídas al azar desde el sistema de distribución de la ciudad por Aguas Magallanes, a las cuales se les realizó un estudio de los sedimentos adheridos, tanto en cantidad como en calidad, contemplando aspectos físicos (apariencia de los residuos, color etc.), aspectos químicos (presencia de durezas, óxidos metálicos etc.) La identificación de la conformación de los residuos, contempló realizar análisis de hierro y manganeso los cuales eran visibles a simple vista por la coloración café rojiza o café negruzca que adquiere el residuo (ver Figura 4.1), además de otros análisis complementarios de metales o elementos químicos que pudiesen estar también presentes en los residuos en mayor o menor grado. Entre estos otros componentes, se mencionan: Aluminio y Calcio que son agregados a través de productos químicos sulfato de aluminio y cal utilizados en el tratamiento; Sílice que forma parte integrante de la turbiedad. Se analizan además otros metales igualmente presentes en el agua cruda de las fuentes y que pudiesen acumularse en los residuos, a pesar de encontrarse en concentraciones inferiores a los valores normados. Estos fueron: Cobre, Cinc, y Magnesio.



Figura 4.1. Residuos de los testigos-red retirados de la red de Punta Arenas. La identificación de muestras testigo -red y su aspecto físico, se presentan en las Tablas 4.1 y 4.2. Tabla 4.1. Identificación de testigos red de Punta Arenas.

Nº

Identif

Fecha extracción

Dimensiones testigo

Material

Procedencia

Antigüedad

Observaciones

1 TR-1 13-09-2007 75 mm, 9.5 cm. Asb.cemento M. Salas / M.Aldunate 70-80 años Lavado cemento 3 mm

2 TR-2 04-10-2007 100 mm, 9 cm. Asb.cemento Arturo Prat/ S. Allende 70-80 años Lavado cemento 3 mm

3 TR-3 01-10-2007 100 mm, 8.5 cm. Asb.cemento J.C.Pinto/ Caupolicán > 80 años Lavado cemento 3 mm

4 TR-4 04-10-2007 100 mm, 9 cm. Asb.cemento Riquelme/ G .Salvo 70-80 años Lavado cemento leve

5 TR-5 10-10-2007 150 mm, 8 cm. PVC R.Correa,Isla Wood/Sta Ines 15 años Estructura sin daño

6 TR-6 03-10-2007 100 mm, 53 cm. Fe Fundido Zenteno/ Perez de Arce > 80 años Corrosión importante

Tabla 4.2. Aspecto físico de testigos red de Punta Arenas.

Nº

Peso residuo húmedo

(g)

Superficie interna (cm2)

Residuo/sup.interna (g/m2)

Tipo de Residuo

Color del Residuo

Apariencia del Residuo

1 2,0 233.7 85.6 Polvo fino Café negruzco óxidos Fe y Mn

2 3,9 282.6 138,0 Polvo fino Café negruzco óxidos Fe y Mn



5 0,4 376.8 10,6 Película Negro óxidos Fe y Mn

6 101,3 1664.2 608,7 Granulado Café- rojizo óxidos Fe y Mn



Una vez identificados y evaluados desde el punto de vista físico, los residuos de las muestras testigo-red, fueron sometidos a un secado a alta temperatura (180 ºC) para eliminar humedad remanente aún del secado natural que se produce a temperatura ambiente, durante todo el tiempo (5 a 6 meses) que las tuberías estuvieron guardadas en dependencias de Aguas Magallanes, previo a su traslado a Santiago, donde fueron analizadas. Luego de esta operación, los residuos fueron sometidos a digestión en medio ácido, para posteriormente ser analizadas por metodología de Espectrofotometría de Absorción Atómica, con excepción de silicio que es determinado por metodología de Espectroscopia de Plasma y la sílice obtenida por cálculo estequiométrico. Tabla 4.3. Análisis químico de testigos - red de Punta Arenas.

Nº

Humedad a 180 ºC

(%)

Masa residuo seco a 180 ºC

(g)

Componente expresado en base materia seca a 180ºC Fe

Hierro (mg/g)

Mn Manganeso

(mg/g)

Cu Cobre (mg/g)

Zn Cinc

(mg/g)

Mg Magnesio

(mg/g)

Al Aluminio

(mg/g)

Ca Calcio mg/g

SiO2 Silice (mg/g)

1 18,79 1,6 16,89 47,77 0,16 1,00 11,80 146,4 26,50 4,39

2 18,88 3,2 18,76 79,25 0,15 1,22 4,21 133,9 26,74 1,79

3 12,46 1,7 18,04 54,25 0,18 1,14 10,08 83,37 26,09 4,16

4 12,82 5,0 34,15 46,68 0,18 0,97 8,79 120,3 14,47 1,05

5 8,89 0,36 22,38 108,9 0,28 1,54 2,80 109,3 6,52 22,09

6 56,67 43,9 137,3 106,2 0,34 1,40 11,62 161,0 10,04 7,29

Sumado a lo anterior se investigó visualmente en las muestras de testigo-red, la presencia de incrustaciones o corrosiones importantes, debido a la agresividad propia del agua potable distribuida que ha circulado por años en su interior. En función de los pocos datos disponibles de los índices que dan cuentas de estas características y la supuesta homogeneidad de toda el agua potable en el interior de la red, el agua se puede calificar como: Índice de Langelier: - 2.6 (tendencia corrosiva) Índice de Agresividad: 9.2 (altamente agresiva) El estudio comprueba este hecho, al obtener como resultado que en la tubería de Fe – fundido se presente una corrosión muy importante que es también atribuible a su excesiva antigüedad de más de 80 años; y que por otra parte ya se comience a visualizar lavado de cemento con desgaste de material en todas las muestras de tuberías de asbesto cemento extraídas.



b) Muestras Testigos proveniente de medidores En una primera instancia y sólo para efectos de conocer mediante apreciación visual el tipo de residuo que se estaba depositando en los medidores de la ciudad de Punta Arenas, se fotografiaron 6 unidades que habían sido retiradas al azar y desde hacía un tiempo por personal de Aguas Magallanes, pero que no contaban con información de error metrológico, no siendo por tanto aptos para ser sometidos a análisis químico, según lo programado en el presente estudio. Los residuos presentes en algunos de estos medidores, se presentan en la Figura 4.2, donde es posible apreciar lo siguiente:

� Dos medidores presentan depósitos de color netamente rojizo, indicativos de óxidos de hierro.

� Los restantes cuatro medidores presentan depósitos de color negro, indicativo de Manganeso.

� En uno de los cuatro medidores con coloración negra se aprecia bajo el color negro una capa rojiza, lo que estaría indicando que primero se deposita el hierro y sobre este el manganeso. Esto es concordante con el hecho que el manganeso disuelto, se oxida más lentamente que el hierro.

� Las cantidades de residuos depositados eran bastante considerables, fluctuando en función de pesadas de las distintas unidades que se pudieron comparar con uno similar nuevo, entre 0,13 y 5,4 gramos.



Figura 4.2. Testigos medidor extraídos de la red de Punta Arenas.



Por consiguiente y con el objeto de efectuar los análisis necesarios, se programó la extracción de medidores en forma posterior a la visita de los Consultores. Estos fueron retirados entre fines del mes de abril y principios del mes de mayo. Su ubicación en la red corresponde a la señalada en el plano de la Figura 4.3 y su identificación a la indicada en Tabla 4.4.

Figura 4.3. Ubicación de muestras testigos medidores de Punta Arenas. Tabla 4.4. Identificación y Aspecto físico de testigos medidores de Punta Arenas.

Numero en

Mapa

Nº Cliente

Marca Modelo Año Diámetro

(mm) Dirección

Color

residuo

Peso residuo húmedo

(g)

Registro (m3)

Error Q< %

Error Q> %

Error Final

%

1 403320 Lautaro SPX 2001 13 Lago Pehoe04311 Negro 0,0126 555,07 -21,75 -11,04 -16,40

2 240192 Sensus blanco 2006 13 G. del Canto 0999 Café rojizo 0,0529 765,55 4,46 2,51 3,49

3 231372 Lautaro SPX s/ i 13 Llacolen 580 Café rojizo 0,0870 560,08 9,55 1,13 5,34

4 106793 Maipo TM 2003 13 Chorillos 0424 Café rojizo 0,0384 194,57 3,66 1,76 2,71

5 123411 Maipo TM 1997 13 Gaspar Marín 0239 Café rojizo 0,0530 193,90 1,45 0,38 0,92

6 125854 Maipo TM 1996 13 Portales 0323 Café rojizo 0,2895 167,17 21,54

7 140449 Maipo TM 1997 13 Patagona 1935 Café 0,1574 125,15

8 184262 Actaris blanco 2006 13 Bellavista 591 Negro 0,0213 580,42 1,82 0,82 1,32

9 162303 Actaris blanco 2005 13 Colonizadores 2315 Café 0,0056 583,65 -0,02 0,57 0,30

10 165425 Maipo TM 2002 13 Tránsito Aguero 238 Café rojizo 0,0109 138,26 1,94 1,08 1,51



Una vez identificados y evaluados desde el punto de vista físico, los residuos de las muestras testigo-medidor, fueron sometidos al mismo procedimiento y ensayos ya explicados para el caso de las muestras testigo-red. Lo anterior con el objeto de verificar si se mantenía la misma tendencia de depositación visualizada en las redes. Tabla 4.5. Análisis químico de testigos - medidores de Punta Arenas.

Nº

Humedad a 180 ºC

(%)

Masa residuo seco a 180 ºC

(g)

Componente expresado en base materia seca a 180ºC Fe

Hierro (mg/g)

Mn Manganeso

(mg/g)

Cu Cobre (mg/g)

Zn Cinc

(mg/g)

Mg Magnesio

(mg/g)

Al Aluminio

(mg/g)

Ca Calcio mg/g

SiO2 Silice (mg/g)

1 10,30 0,0113 259,0 108,7 5,38 7,60 1,52 228,0 11,58 41,75

2 9,82 0,0477 246,0 6,57 1,18 0,29 1,79 263,0 13,52 77,75

3 6,78 0,0811 158,0 5,01 6,91 1,93 1,53 298,0 7,45 64,05

4 9,37 0,0348 195,0 8,38 0,06 0,98 2,19 238,0 14,81 52,68

5 2,26 0,0518 177,0 0,78 6,27 1,13 2,46 94,71 5,10 41,32

6 8,32 0,2654 194,0 17,55 1,06 2,33 1,40 273,0 8,58 82,50

7 6,35 0,1474 323,0 0,97 0,73 0,97 1,05 192,0 7,95 72,04

8 5,63 0,0201 14,89 124,0 19,42 1,34 2,83 213,0 18,39 16,65

9 16,07 0,0047 99,63 3,92 0,54 0,38 6,10 23,46 124,8 20,50

10 11,00 0,0097 170,0 18,24 1,35 1,29 4,01 270,0 50,09 59,14

Como conclusión de esta parte del estudio, se obtiene que todas las muestras testigo- red extraídas desde el sistema de distribución de la ciudad de Punta Arenas, presentan depósitos en su interior de residuos, cuya apariencia en color va desde café hasta definitivamente negro en intensidad Estos sedimentos están conformados preponderantemente por Fe y Mn, presentándose también en forma importante el Aluminio, además de algún contenido adicional de otros elementos que provienen ya sea del agua cruda o de los productos químicos agregados en el tratamiento. Lo mismo sucede con las muestras testigo de medidores, que están definitivamente sucios con sedimentos del mismo tipo y características de los vistos y analizados en las tuberías de las redes. Al respecto caben recomendaciones de tipo operacional, relativas a los procedimientos hoy en día aplicados para los lavados hidráulicos de redes, acuartelamiento de sectores, orientación de los flujos, mantención de la red etc., entre otros aspectos tratados en el capítulo correspondiente.



5.- LAVADO Y MANTENCIÓN DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN 5.1. Revisión bibliográfica Se ha realizado una revisión bibliográfica sobre este tema, el que se adjunta en detalle en el Anexo. No obstante el resumen de dicha revisión es el siguiente:

• De los sistemas de lavado de redes existentes, el más eficiente es el Lavado Unidireccional, comparado con el lavado convencional y el lavado por descargas continuas. Este sistema de lavado está en uso desde comienzos de los años noventa y puede afirmarse que se trata de una metodología probada y aceptada, aunque este Consultor no tiene conocimiento de su aplicación en Chile.

• Se ha identificado al Método del Potencial de Resuspensión RPM (Resuspension Potencial Method) como una metodología estandarizada y reproducible para determinar el grado de limpieza o de sedimentación de una red y/o sus necesidades de limpieza. Esta metodología es reciente y en su eventual aplicación podría ser necesario experimentar y evaluar su grado de aplicabilidad práctica.

5.2. Instructivo de trabajo “Monitoreo y Lavado de Redes de Agua Potable” de Aguas Magallanes Se procedió a revisar el documento indicado y se pueden hacer los siguientes comentarios:

• El documento señala que el lavado de redes se debe realizar donde las condiciones de campo lo ameriten, vale decir, donde exista contaminación o turbiedad. Lo anterior podría implicar un criterio “reactivo” y no “pro-activo” para realizar el lavado de la red.

• Se indica que se debe abrir el grifo y dejar transcurrir 2 a 5 minutos, en los cuales se observa una alta turbiedad producto de la corrosión del tramo ascendente del grifo, para luego comenzar a controlar los parámetros relevantes. En la práctica, se recomienda comenzar a monitorear los parámetros relevantes desde instantes previos al lavado.

• El documento señala que durante el lavado se debe controlar la turbiedad a intervalos de 3 a 5 minutos, en el grifo, de manera que se puede evaluar la efectividad del lavado, cuando a simple vista no se demuestre lo contrario. De acuerdo a pruebas realizadas en terreno durante nuestra visita se ha podido comprobar que la “simple vista” no es suficiente, siendo recomendable muestrear el agua de lavado al menos en un recipiente de color blanco.

• Después de finalizados los trabajos de lavado el documento señala que se deben realizar los siguientes ensayos:



� Análisis bacteriológicos (en laboratorio) � Turbiedad (en terreno), menores a 2 UNT � Cloro residual (en terreno) entre 0,2 y 2 mg/L � Hierro, (en terreno) menor a 0,3 mg/L (sólo en localidades donde es

parámetro crítico) � Manganeso, (en terreno) menor a 0,1 mg/L (sólo en localidades donde es

parámetro crítico) � Fluor, (en terreno) entre 0,8 y 1 mg/L (sólo en localidades donde es

parámetro crítico)

5.3. Pruebas realizadas en terreno Durante nuestra visita a terreno en Marzo 2008 se realizaron algunas pruebas de lavado de redes, siguiendo la metodología utilizada por Aguas Magallanes, la cual no necesariamente seguía al procedimiento establecido en el documento indicado en el punto anterior. Los puntos de lavado fueron los siguientes:

• Gregorio Argomedo 0205, esquina con Mateo de Toro y Zambrano • Zenteno con Emilio Turina • Croacia con Jovino Fernández

En la Figura 5.1 muestra la realización de estas pruebas. Se procedió a extraer una muestra del agua de lavado al momento que, según el operador, la metodología de trabajo usual indicaría que se debe terminar el lavado, ya que el agua expulsada por el grifo a simple vista sale clara. Sin embargo, las muestras extraídas, aunque en apariencia de agua clara, al mirarlas contar un fondo blanco (ver Figura 5.2), al decantarse un breve tiempo mostraba en el fondo sedimento de color negro, con apariencia de arena fina, lo que indica que indudablemente el lavado y extracción de sedimentos aún no se completaba.

Figura 5.1. Prueba de lavado de red realizada el 14 de marzo de 2008.



Figura 5.2. Muestras de agua en lavado de red realizada el 14 de marzo de 2008, a la derecha se muestra el agua extraída del grifo de lavado.

Figura 5.3. Residuos en agua de lavado de red encontrados el 14 de marzo de 2008.



En esencia lo que las pruebas de terreno permiten concluir es que la metodología de lavado de redes utilizada por Aguas Magallanes es insuficiente para remover el sedimento de las redes, siendo necesario revisarlo y mejorarlo con el presente estudio. 5.4. Simulaciones de lavado realizadas Con la finalidad de analizar hidráulicamente la metodología de lavado aplicada por Aguas Magallanes se procedió a modelar mediante WaterCAD alguno de los lavados realizados en terreno. Se modelaron las siguientes situaciones:

• Simulación 1: Red bajo situación de demanda máxima, con 15 % de pérdidas y lavado convencional de 16 L/s

• Simulación 2: Red bajo situación de demanda máxima, con 15 % de pérdidas y lavado convencional de 32 L/s

• Simulación 3: Red bajo situación de demanda máxima, con 15 % de pérdidas y lavado unidireccional de 16 L/s (opción 1)



Las opciones 1, 2 y 3 difieren solamente en cuanto a la ubicación de las válvulas de corta a cerrar.

Las Figuras 5.4 a 5.8 muestran los resultados obtenidos en las simulaciones en un plano de planta del sector sometido a lavado, mientras que las Tablas 5.1 a 5.5 muestran los resultados numéricos de las simulaciones en el sector lavado, incluyendo las velocidades de escurrimiento obtenidas en cada simulación y en cada tubería del sector lavado. En resumen, lo que se obtiene de las simulaciones realizadas es lo siguiente:

• El lavado convencional, con 16 L/s, y donde se mantienen abiertas las válvulas, sin delimitar ni cerrar un tramo produce velocidades de escurrimiento máximo de 0,91 m/s

• El lavado convencional, con un caudal de 32 L/s produce velocidades de escurrimiento máximo de 1,81 y mayores que 1 m/s en varios tramos.

• El lavado unidireccional, con un grifo abierto a 16 L/s, produce velocidades de escurrimiento máximas mayores que 1,8 m/s en 2 o 3 tuberías de pequeño diámetro (dependiendo de la opción), manteniendo una velocidad de 0,91 m/s en el tramo que alimenta al grifo



En conclusión, de las pruebas realizadas en terreno y de las simulaciones efectuadas se puede verificar que el lavado convencional no es efectivo y no consigue el objetivo básico de extraer los residuos de manganeso de las redes de Punta Arenas. El lavado unidireccional produce velocidades aceptables (mayores que 1,8 m/s en algunas tuberías, con 16 L/s de caudal en el grifo, pudiendo requerir caudales aún más altos para las tuberías de mayor diámetro, como se indica en la Tabla 5.6. Se observa que la condición de 1,8 m/s de velocidad es obtenible en la práctica, con grifos de 32 L/s sólo en tuberías de hasta 150 mm.



Figura 5.4. Simulación 1: Red bajo situación de demanda máxima, con 15 % de pérdidas y lavado convencional de 16 L/s



Figura 5.5. Simulación 2: Red bajo situación de demanda máxima, con 15 % de pérdidas y lavado convencional de 32 L/s



Figura 5.6. Simulación 3: Red bajo situación de demanda máxima, con 15 % de pérdidas y lavado unidireccional de 16 L/s (opción 1)



Tabla 5.1. Simulación 1: Red bajo situación de demanda máxima, con 15 % de pérdidas y lavado convencional de 16 L/s

Tubería Velocidad

(m/s) Caudal

(L/s) Diámetro

(mm) Material Largo (m)

P-2701 0,91 16,00 150 Cast iron 80 P-2628 0,82 14,50 150 Cast iron 250 P-2632 0,79 -14,00 150 Cast iron 120 P-2627 0,61 4,83 100 Cast iron 125 P-2585 0,58 10,33 150 Cast iron 130 P-2629 0,56 -2,50 75 Asbestos Cement 160 P-2631 0,49 -3,83 100 Cast iron 115 P-2617 0,37 -1,67 75 Asbestos Cement 100 P-2618 0,36 -6,33 150 Asbestos Cement 5 P-2626 0,34 2,67 100 Cast iron 90 P-2622 0,33 2,67 100 Asbestos Cement 120 P-2624 0,3 -2,33 100 Asbestos Cement 120 P-2621 0,29 2,33 100 Cast iron 100 P-4239 0,29 2,33 100 Cast iron 120 P-2681 0,24 1,00 75 Asbestos Cement 115 P-2625 0,24 4,17 150 Cast iron 130 P-2687 0,22 7,00 200 Cast iron 370 P-2623 0,2 -1,50 100 Asbestos Cement 125 P-2636 0,2 1,67 100 Cast iron 105 P-2683 0,18 -1,50 100 Asbestos Cement 120 P-2575 0,14 1,17 100 Asbestos Cement 260 P-2682 0,12 1,00 100 Asbestos Cement 65 P-2634 0,08 -0,67 99,4 PVC 120



Tabla 5.2. Simulación 2: Red bajo situación de demanda máxima, con 15 % de pérdidas y lavado convencional de 32 L/s

Tubería Velocidad

(m/s) Caudal

(L/s) Diámetro


P-2701 1,81 32,00 150 Cast iron 80 P-2628 1,58 27,83 150 Cast iron 250 P-2632 1,46 -25,83 150 Cast iron 120 P-2627 1,14 9,00 100 Cast iron 125 P-2629 1,13 -5,00 75 Asbestos Cement 160 P-2585 1,01 17,83 150 Cast iron 130 P-2631 0,82 -6,50 100 Cast iron 115 P-2622 0,63 5,00 100 Asbestos Cement 120 P-2626 0,6 4,67 100 Cast iron 90 P-2617 0,58 -2,50 75 Asbestos Cement 100 P-2624 0,48 -3,67 100 Asbestos Cement 120 P-2621 0,47 3,67 100 Cast iron 100 P-4239 0,47 3,67 100 Cast iron 120 P-2623 0,44 -3,50 100 Asbestos Cement 125 P-2618 0,44 -7,83 150 Asbestos Cement 5 P-2681 0,41 1,83 75 Asbestos Cement 115 P-2625 0,4 7,00 150 Cast iron 130 P-2575 0,39 3,00 100 Asbestos Cement 260 P-2683 0,37 -2,83 100 Asbestos Cement 120 P-2687 0,35 11,17 200 Cast iron 370 P-2682 0,22 1,67 100 Asbestos Cement 65 P-2634 0,2 -1,50 99,4 PVC 120 P-2636 0,12 0,83 100 Cast iron 105



Tabla 5.3. Simulación 3: Red bajo situación de demanda máxima, con 15 % de pérdidas y lavado unidireccional de 16 L/s (opción 1)

Tubería Velocidad

(m/s) Caudal

(L/s) Diámetro


P-2617 4,84 -21,33 75 Asbestos Cement 100 P-2634 2,62 -20,33 99,4 PVC 120 P-2622 2,55 20,00 100 Asbestos Cement 120 P-2618 1,28 -22,67 150 Asbestos Cement 5 P-2632 1,09 -19,17 150 Cast iron 120 P-2628 1,04 18,33 150 Cast iron 250 P-2701 0,91 16,00 150 Cast iron 80 P-2629 0,32 1,50 75 Asbestos Cement 160 P-2636 0,11 0,83 100 Cast iron 105 P-2624 0,03 0,17 100 Asbestos Cement 120 P-2626 0,02 -0,17 100 Cast iron 90 P-2681 0,02 0,00 75 Asbestos Cement 115 P-2683 0,02 -0,17 100 Asbestos Cement 120 P-2682 0,01 0,00 100 Asbestos Cement 65 P-2625 0,01 0,17 150 Cast iron 130 P-2631 0 0,00 100 Cast iron 115 P-2627 0 0,00 100 Cast iron 125 P-2623 0 0,00 100 Asbestos Cement 125 P-2621 0 0,00 100 Cast iron 100 P-2687 0 0,00 200 Cast iron 370 P-2575 0 0,00 100 Asbestos Cement 260 P-2585 0 0,00 150 Cast iron 130 P-4239 0 0,00 100 Cast iron 120




Tubería Velocidad

(m/s) Caudal

(L/s) Diámetro


P-2575 2,84 22,33 100 Asbestos Cement 260 P-2623 2,62 -20,50 100 Asbestos Cement 125 P-2632 1,07 -18,83 150 Cast iron 120 P-2628 1,04 18,33 150 Cast iron 250 P-2701 0,91 16,00 150 Cast iron 80 P-2636 0,67 5,33 100 Cast iron 105 P-2618 0,47 -8,33 150 Asbestos Cement 5 P-2629 0,32 1,50 75 Asbestos Cement 160 P-2622 0,17 -1,33 100 Asbestos Cement 120 P-2634 0,13 1,00 99,4 PVC 120 P-2683 0,08 -0,67 100 Asbestos Cement 120 P-2624 0,08 0,67 100 Asbestos Cement 120 P-2626 0,02 -0,17 100 Cast iron 90 P-2682 0,02 -0,17 100 Asbestos Cement 65 P-2681 0,01 0,00 75 Asbestos Cement 115 P-2625 0,01 0,33 150 Cast iron 130 P-2631 0 0,00 100 Cast iron 115 P-2627 0 0,00 100 Cast iron 125 P-2621 0 0,00 100 Cast iron 100 P-2687 0 0,00 200 Cast iron 370 P-2585 0 0,00 150 Cast iron 130 P-2617 0 0,00 75 Asbestos Cement 100 P-4239 0 0,00 100 Cast iron 120



Tabla 5.6. Caudales requeridos para obtener una velocidad de 1,8 m/s, según diámetro y material de la red. Cemento asbesto PVC C-10

DN D. Int. Q requerido DN D. Int. Q requerido (mm) (mm) (L/s) (mm) (mm) (L/s)

75 75 8,0 75 67,8 6,5 100 100 14,1 110 99,4 14,0 125 125 22,1 125 113 18,1 150 150 31,8 160 144,6 29,6 200 200 56,5 200 180,8 46,2 250 250 88,4 250 226 72,2 300 300 127,2 315 285 114,8 350 350 173,2 355 321 145,7 400 400 226,2 400 361,8 185,1 450 450 286,3 500 500 353,4

5.5. Simulaciones de tiempo de viaje realizadas Con el fin de estimar los tiempos de viaje del agua a través de la red, desde la PTAP hasta los puntos más alejados, se procedió a realizar la simulación con demanda máxima horaria y 15 % de pérdidas, seleccionándose 3 rutas a lo largo de las cuales se calculan las velocidades de escurrimiento. La Figura 5.9 muestra las rutas seleccionadas y las Tablas 5.7 a 5.9 muestran los tiempos de viaje calculados por cada ruta. De estas últimas se observan tiempos de viaje, o de residencia hidráulica del agua clorada en la red, desde la PTAP, de 5,3 hasta 8,6 horas, lo cual es excesivo, más aún considerando que la simulación es a caudal máximo horario.



Figura 5.9. Rutas seleccionadas para calcular tiempos de viaje del agua desde PTAP a extremos. La conclusión que se puede extraer de lo anterior es que se necesita reformular la ubicación de la estación de cloración, probablemente instalando una nueva sectorización con estanques y cloración en los sectores periféricos de la red.



Tabla 5.7. Tiempos de viaje del agua desde PTAP a extremos, por ruta 1.

T iempo

(min)

P -8556 0,54 207,83 700 As bestos C ement 60 1,85


P -4217 1,05 -296,50 600 As bestos C ement 135 2,14




















P -570 0,45 45,83 361,8 P VC 230 8,52

P -533 0,35 36,17 361,8 P VC 70 3,33

P -534 0,28 -35,33 400 S teel 155 9,23

P -536 0,34 35,33 361,8 P VC 580 28,43

P -542 0,35 36,50 361,8 P VC 615 29,29

P -237 0,34 -36,50 371 HDP E 825 40,44

P -236 1,26 21,67 148,4 HDP E 130 1,72

P -222 0,3 5,00 144,6 P VC 710 39,44

P -221 0,3 5,00 144,6 P VC 775 43,06

P -8680 0,31 5,17 144,6 P VC 55 2,96

315,60 min

5,26 Horas

L argo

(m)T uberia

Velocidad

(m/s )C audal (L /s )

D iametro

(mm)Material




T iempo

(min)

P -8555 0,72 278,17 700 Asbes tos C ement 35 0,81



P -8715 0,36 -44,67 400 Asbes tos C ement 915 42,36

P -8714 0,7 -44,67 285 P VC 785 18,69



P -3453 0,35 -22,33 285 P VC 310 14,76

P -3452 0,28 -17,83 285 P VC 125 7,44

P -3451 0,64 -10,50 144,6 P VC 45 1,17

P -3449 0,48 7,83 144,6 P VC 45 1,56

P -3425 0,39 -6,50 144,6 P VC 35 1,50

P -3424 0,34 -5,50 144,6 P VC 35 1,72

P -3423 0,29 -4,67 144,6 P VC 45 2,59

P -3422 0,21 -3,33 144,6 P VC 105 8,33

P -3201 0,24 4,00 144,6 P VC 35 2,43

P -3202 0,2 3,17 144,6 P VC 40 3,33

P -3171 0,18 -3,00 144,6 P VC 225 20,83

P -3402 0,3 2,33 99,4 P VC 5 0,28

P -3170 0,23 -3,83 144,6 P VC 65 4,71

P -3246 0,2 3,33 144,6 P VC 85 7,08

P -4273 0,21 -3,50 144,6 P VC 30 2,38

P -3129 0,16 -2,50 144,6 P VC 150 15,63

P -3127 0,16 -2,50 144,6 P VC 165 17,19

P -3110 0,08 -0,83 113 P VC 140 29,17

P -3109 0,05 -0,50 113 P VC 25 8,33

P -3108 0,03 -0,33 113 P VC 65 36,11

P -3106 0,05 0,50 113 P VC 60 20,00

P -3107 0,02 0,33 144,6 P VC 30 25,00

P -3098 0,01 -0,17 144,6 P VC 90 150,00

503,54 min

8,39 horas

L argo

(m)T uberia

Velocidad

(m/s)C audal (L /s )

Diametro

(mm)Material




T iempo

(min)

P -4228 0,6 96,17 450 S teel 500 13,89

P -4223 0,61 -96,50 450 S teel 855 23,36

P -2543 0,12 -3,83 200 C ast iron 135 18,75







P -2185 0,67 -11,83 150 C ast iron 25 0,62

P -2184 0,79 -14,00 150 C ast iron 145 3,06

P -2296 0,65 -11,50 150 C ast iron 105 2,69

P -2295 0,69 -12,33 150 C ast iron 140 3,38

P -2294 0,07 -2,33 200 C ast iron 350 83,33

P -2227 0,06 -1,83 200 C ast iron 125 34,72

P -1054 0,21 6,50 200 C ast iron 225 17,86

P -1017 0,1 3,00 200 C ast iron 75 12,50

P -1011 0,27 4,67 150 C ast iron 85 5,25

P -1010 0,19 3,33 150 C ast iron 85 7,46

P -999 0,24 4,33 150 C ast iron 245 17,01

P -996 0,19 3,50 150 C ast iron 155 13,60

P -997 0,19 3,50 150 C ast iron 85 7,46

P -469 0,58 10,33 150 C ast iron 230 6,61

P -468 0,25 4,33 150 C ast iron 90 6,00

P -352 0,09 -1,50 144,6 P VC 340 62,96

P -310 0,19 3,17 144,6 P VC 490 42,98

P -542 0,35 36,50 361,8 P VC 615 29,29

P -282 0,25 4,00 144,6 P VC 180 12,00





515,84 min

8,60 horas

L argo

(m)T uberia

Velocidad

(m/s)C audal (L /s )

Diametro

(mm)Material



6.- ANÁLISIS DEL PARQUE DE MEDIDORES 6.1. Características del parque medidores El parque de medidores de Punta Arenas contaba con 35.302 medidores a diciembre de 2006, un 48 % de los cuales era de transmisión mecánica, con la distribución diametral que se muestra en la Figura 6.1. De acuerdo con la información entregada por Aguas Magallanes, en los últimos años se han realizado recambios masivos de medidores:

• Recambio 2005: 5.000 medidores • Recambio 2006: 6.000 medidores • Recambio 2007: 12.000 medidores • Recambio 2008: 10.000 medidores (proyectado)

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

13 19 25 32 38

Diámetro (mm)

Can

tid

ad Mecánica

Magnética

Figura 6.1. Distribución del parque de medidores de Punta Arenas a Diciembre de 2006.



6.2. Validación de la metodología y procedimientos de verificación de Aguas Magallanes Como primera actividad del presente trabajo en relación a la micromedición, se procedió a validar la metodología aplicada en terreno por el personal de Aguas Magallanes, para la realización de los programas anuales de Autocontrol. Para esto se efectuó una prueba de un medidor domiciliario ubicado en Pocuro 064, determinándose los siguientes errores a Q1 y Q2:

• E1= 1,45 % • E1= 1,45 % • E2= -0,24 % • E2= 0,13 % • Error final = 0,67 %

La realización de esta prueba permitió observar que el personal de Aguas Magallanes maneja e interpreta fielmente el Procedimiento de Autocontrol emitido por la Superintendencia de Servicios Sanitarios, como así mismo el medidor patrón portátil.

Figura 6.2. Medidor de Agua Potable de Pocuro 064 y medidor patrón portátil utilizado en Punta Arenas.



6.3. Información de Autocontroles 2005 a 2007 Tomando como base la información del Autocontrol de la Calidad de la Medición de los años 2005 a 2007, se reunió una base de datos de 268 medidores. Se eliminaron aquellos medidores que indicaban “sin moradores” o los que aparecían sin error, debido a que habían fallado por repetibilidad de los ensayos metrológicos, quedando una base de 254 medidores, cuya caracterización se incluye en la Tabla 6.1. Tabla 6.1. Medidores Autocontrolados 2005, 2006 y 2007. Punta Arenas.

DIÁMETRO (mm) Transmisión 13 19 25 Total % Magnética 194 52 3 249 98,0 Mecánica 3 2 0 5 2,0 Total 197 54 3 254 100,0 % 77,6 21,3 1,2 100,0

De la Tabla 6.1 resulta que la muestra de medidores Autocontrolados sólo posee un 2% de medidores con transmisión mecánica, aunque el parque al año 2006 poseía un 48% este tipo de medidores. Esto se debe a que los medidores de transmisión mecánica están siendo reemplazados por otros de transmisión magnética. Las Figuras 6.3 a 6.5 resumen los principales resultados obtenidos de la base de datos de Autocontrol 2005 a 2007. Cabe recordar que los resultados del Autocontrol realizado por la Empresa ha resultado con un porcentaje de medidores rechazados mayor al aceptado por el Regulador. En la Figura 6.3. se aprecia el sesgo de la muestra hacia errores positivos (contra el cliente), lo que revela un problema claro de sobremedición en los medidores de transmisión magnética de 13 mm. La Figura 6.4 revela la misma situación para los medidores de 19 mm. Ambas Figuras, junto con la Figura 6.5, muestran también una tendencia al deterioro de la calidad metrológica con el uso del medidor (registro acumulado al momento del Autocontrol) y con la edad del medidor, aunque con una gran dispersión



-10

0

10

20

30

40

50

60

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Lectura (m3)

Err

or

(%)

Figura 6.3. Resumen de errores medios de medidores de transmisión magnética, 13 mm, autocontrolados 2005, 2006 y 2007

-5-

5101520

253035

4045

- 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000

Lectura (m3)

Err

or

(%)

Figura 6.4. Resumen de errores medios de medidores de transmisión magnética,19 mm, autocontrolados 2005, 2006 y 2007

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30

Edad (años)

Err

or

(%)

Figura 6.5. Error versus edad medidores magnéticos de todos los diámetros, medidores autocontrolados 2005, 2006 y 2007



6.4. Análisis realizados por los proveedores Dentro de los antecedentes entregados por Aguas Magallanes se encontraban los siguientes informes de los proveedores de medidores de agua potable de Aguas Magallanes:

• Actaris: “Informe de resultados medidores Aguas Magallanes”, Enero 2007 • Sensus: “Informe Técnico. Calidad metrológica. Aguas Magallanes, Julio 2007”

El análisis realizado por Actaris consistió en determinar los errores de 10 medidores a 9 caudales, que cubren tanto el campo inferior como el superior de medición. Las pruebas se realizaron en un banco de pruebas estacionario de Actaris, utilizando un volumen de 100 L, certificado. De los 10 medidores analizados, 7 muestran errores superiores al 5%, ya sea a 250 o 750 L/h. El posterior desarme e inspección visual de los medidores revela presencia de óxidos de hierro y especialmente manganeso. Se procedió a recambiar el kit de medición en 2 de los medidores con los errores mayores y se rearmaron para determinar sus errores metrológicos, cuya comparación con los errores antes de lavado se indica en la Figura 6.6. Se observa que los medidores renovados recuperan la calidad metrológica exigida por la norma NCh 1730.Of.2002. Aunque el procedimiento de desarme y posterior lavado y rearme de los 2 medidores comparados por Actaris es discutible, ya que el desarme y rearme posterior con un nuevo kit de medición no permite asegurar que el medidor no ha sufrido alteración, los resultados obtenidos en la Figura 6.6 se estiman suficientes para asegurar que el problema metrológico deriva de los depósitos de óxidos en la cámara de medición. El efecto de la presencia de sedimentos en la cámara de medición, según Actaris, es acelerar las revoluciones del medidor, por reducción del área de entrada de agua, criterio que este Consultor comparte. Este efecto se conoce como “efecto jet”.

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Cuadal de prueba (L/h)

Err

or

(%)

10206042 10200788110206042 renovado 102007881 renovado

Figura 6.6. Comparación entre errores metrológicos antes y después del cambio de kit de medición, para 2 medidores de Punta Arenas. Fuente: datos de Actaris (2007).



El análisis realizado por Sensus es similar, aunque esta vez se analizan metrológicamente 8 medidores, de los cuales 3 se sometieron a limpieza, extrayendo los residuos adheridos, mejorando los resultados metrológicos, según se indica en la Figura 6.7.

Figura 6.7. Comparación entre errores metrológicos antes y después de la limpieza, para 3 medidores de Punta Arenas. Fuente: Sensus (2007).



6.5. Análisis de calidad metrológica versus el uso de los medidores Al no disponerse de testigos de los medidores rechazados por los Autocontroles 2005 a 2007, este Consultor solicitó la realización de pruebas metrológicas en medidores con diferentes registros (m3) acumulados. Se realizó un muestreo aleatorio de 10 medidores de 13 mm y se determinó su error metrológico, de acuerdo al procedimiento establecido por el Regulador. De los 10 medidores 2 fallan por repetibilidad, siendo imposible determinar su error. Un tercer medidor entrega un error medio de -16,4%, siendo un valor estadísticamente atípico (outlier), por lo que se extrae de la muestra. De los 7 resultados restantes, se grafica su error medio versus el registro acumulado, resultando la Figura 6.7, de donde se observa una tendencia general a la sobremedición con el registro del medidor a razón de 2,7% de error medio por cada 1.000 m3, aproximadamente. La dispersión de los resultados es alta, lo que se manifiesta en un bajo R2 = 0,166. No obstante, a esta tasa de deterioro un medidor llegaría – en promedio - a su límite máximo (error 5%) a los 1.500 m3, aproximadamente. Sin embargo, de los antecedentes obtenidos, también se observa un medidor con error superior a 5% a los 600 m3, lo que significa que para un cliente que consume 10 m3/mes el medidor tendría una vida útil técnica de 5 años.

Registro(m3)

10 165425 Maipo TM 2002 138,26 13 1,94 1,08 1,514 106793 Maipo TM 2003 194,57 13 3,66 1,76 2,715 123411 Maipo TM 1997 193,9 13 1,45 0,38 0,929 162303 Actaris 2005 583,65 13 -0,02 0,57 0,308 184262 Actaris 2006 580,42 13 1,82 0,82 1,323 231372 Lautaro SPX 660,075 13 9,55 1,13 5,342 240192 Sensus 2006 765,545 13 4,46 2,51 3,49

AñoError Final

%Error Q> %

Error Q< %

Diametro mmNumero en

MapaNº Cliente Marca Modelo

y = 0,0027x + 1,0096R2 = 0,1663

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0 200 400 600 800 1000

Registro (m3)

Err

or

med

io (

%)

Figura 6.7. Calidad metrológica versus uso de los medidores.



6.6. Tecnologías alternativas para medidores domiciliarios. Como parte del estudio se ha investigado la posibilidad de utilizar tecnologías alternativas de medidores de agua potable. Se han investigado en dos direcciones alternativas:

� Uso de campos electromagnéticos para evitar la incrustación dentro de los medidores

� Uso de medidores de tecnología “oscilación fluídica”, representada por SmartMeter

Se ha descartado la factibilidad del uso de medidores volumétricos, ya que, en general son más sensibles a la calidad del agua. En relación con el uso de campos magnéticos para evitar la incrustación dentro de los medidores, se consultó con la empresa Quantum Química Ltda. esta posibilidad, dado que ellos tienen experiencia en el tema, aunque no la han aplicado a medidores de agua potable. Sin embargo, del análisis realizado por Quantum, no es factible económicamente desarrollar un sistema basado en esta tecnología, acorde a los precios de los medidores. Dado el bajo costo de los medidores resultaría más barato su recambio por otro nuevo. En cuanto a los SmartMeter, se tomó contacto con Severn Trent Services1 y se ha señalado lo siguiente: con el uso de medidores SmartMeter plásticos el riesgo de depositación interior se reduce, aunque se encontrarían “problemas cuando las condiciones de potabilidad no se cumplen”, sin embargo estos problemas se presentarían “en mucho menor medida que con los medidores mecánicos y volumétricos tradicionales”. En los Emiratos Arabes Unidos se estarían usando, con buenos resultados estos medidores, en condiciones similares a las nuestras. Por otro lado, esta tecnología es de conocimiento de Aguas Magallanes, ya que existían muestras de estos medidores en Punta Arenas. Lo recomendable sería entonces proceder a realizar instalaciones piloto de esta tecnología, instalándolos en serie con medidores nuevos tradicionales, para comparar sus resultados metrológicos. En conclusión, los antecedentes disponibles confirman que el problema de sobremedición se origina en la presencia de adherencias de óxidos de hierro y manganeso u otros compuestos en el interior de los medidores de agua potable. Se recomendaría la instalación de medidores Smart Meter en serie con medidores tradicionales para comparar y cuantificar su evolución metrológica.

1 Sr. Carlos Osorio, Gerente Ventas Regional, Severn Trent Services, California, USA.



7.- CONCLUSIONES DEL ESTUDIO 7.1.1 Todas las fuentes superficiales disponibles para la ciudad de Punta Arenas, presentan contaminación por Color, Fe y Mn, en concentraciones tales que los califican como parámetros críticos del servicio. 7.1.2 En cuanto al sistema de tratamiento aplicado en la PTAP, ha quedado corroborado el hecho de que la Planta, aunque se opera en forma adecuada, cuidadosa y se cumple con la normativa vigente respecto del agua potable efluente, no retiene completamente las concentraciones de hierro, manganeso y otros elementos presentes en el agua cruda, los cuales permanecen a nivel de trazas y posteriormente afectan a las instalaciones redes y medidores ubicados aguas abajo El fenómeno ocurrido se centra, en que los óxidos metálicos u otros compuestos formados como consecuencia de la desinfección con cloro que se ve además beneficiada por las altas dosis agregadas y los tiempos de contacto permitidos. 7.1.3 En lo que respecta a las muestras testigo de tuberías extraídas desde la red de la ciudad de Punta Arenas, todas ellas presentan en mayor o menor grado depósitos en los estanques de almacenamiento, se han ido depositando y adhiriendo con el paso del tiempo, tanto en estanques, como en redes y por ende también en medidores. en su interior cuya apariencia en color va desde café hasta definitivamente negro en intensidad. Según el análisis químico de los residuos, se ha identificado la presencia en ellos de elementos Fe, Mn y Al, como predominantes, detectándose también algún contenido adicional de otros elementos como: cobre, cinc, calcio, magnesio y sílice. 7.1.4 Lo mismo sucede con las muestras de medidores, que están definitivamente sucios y manchados con sedimentos del mismo tipo y características de los vistos y analizados en las tuberías de las redes. No es clara una relación directa ente cantidad depositada y tiempo de uso del medidor, por lo que aparentemente habría también algunas condiciones hidráulicas del movimiento del agua en el interior de la red, que podrían influenciar en el fenómeno de depositación. 7.1.5 Se ha concluido que la metodología de lavado de redes utilizada por Aguas Magallanes es insuficiente para remover el sedimento de las redes, siendo necesario revisarla y mejorarla a partir de los planes de acción emanados del presente estudio. 7.1.6 De las pruebas realizadas en terreno y de las simulaciones efectuadas se ha podido verificar que el lavado convencional no es efectivo y no consigue el objetivo básico de extraer los residuos adheridos en las redes de Punta Arenas. El lavado unidireccional produce velocidades aceptables (mayores que 1,8 m/s en algunas tuberías, con 16 L/s de caudal en el grifo, pudiendo requerir caudales aún más altos para las tuberías de mayor diámetro, como se indica en la Tabla 5.6. Se observa que la condición de 1,8 m/s de velocidad es obtenible en la práctica, con grifos de 32 L/s sólo en tuberías de hasta 150 mm.



7.1.7 Los antecedentes disponibles confirman que el problema de medición se originaría por la presencia de adherencias de compuestos de hierro, manganeso u otros compuestos en el interior de los medidores de agua potable. 7.1.8 La empresa Quantum Química Ltda. propuso un sistema de oxidación avanzada para remover fierro y manganeso de las aguas de Punta Arenas. En el Anexo 2 se describe someramente la tecnología de oxidación avanzada. El sistema propuesto para generar radicales libres se basa en una tecnología de inyección de aire fotonizado. El agua de Punta Arenas se caracterizó en el Laboratorio de Quantum Química Ltda, utilizando una muestra de 5 Litros de agua enviada por Aguas Magallanes. Los resultados de la caracterización se adjuntan al final de este Anexo. Destacan los siguientes resultados:

• NH4+ : 7,03 mg/L. Este valor es considerado alto por Quantum Química.

• Mn2+: 0,14 mg/L

• Fe : 0,40 mg/L

La proposición se modeló en una planta piloto de laboratorio, utilizando un recipiente de 0,5 Litros, al cual se le aplicó una corriente de aire fotonizado durante tiempos de oxidación variables entre 5-10 y 15 minutos. Los resultados del pilotaje se adjuntan al final de este Anexo, de donde se obtienen los siguientes porcentajes de remoción que se indican en la Figura 7.1.

Figura 7.1. Eficiencia de remoción de amoníaco, fierro y manganeso, mediante oxidación avanzada. Fuente: Datos obtenidos por Quantum Química para Punta Arenas.



Con lo anterior, se estimó conveniente un tiempo de oxidación de 10 minutos, para el cual se alcanza un 90 % de remoción de amoníaco, un 34,5% de remoción de fierro y un 40,7% de remoción de manganeso. De acuerdo con las condiciones de operación verificadas en el laboratorio, Quantum Química estima un gasto en energía eléctrica (para el soplador y para el generador de fotones) de 16 $/m3 y un monto de inversión para 380 L/s equivalente a US$ 147.280, lo que corresponde a 6 $/m3 en un año. El costo de operación, para un caudal de 380 L/s implicaría un mayor costo anual de $ 191 Millones, lo que superaría ampliamente el costo anual de la renovación de la totalidad del parque cada 5 años, por lo que esta alternativa no resultaría recomendable.



8. RECOMENDACIÓN DE PLANES DE ACCIÓN 8.1 Fuentes de abastecimiento En cuanto a las fuentes de abastecimiento utilizadas por Aguas Magallanes no caben recomendaciones de tipo operacional, ya que de acuerdo a la información de perfiles de uso de las distintas fuentes proporcionada por la propia empresa sanitaria, se estaría dando prioridad de uso, a las fuentes que presentan menor contaminación desde el punto de vista químico. Sin embargo, cabe la recomendación de incluir en el programa de control de calidad del agua cruda efectuado para efectos del control de procesos y que es realizado por el área de producción, algunas determinaciones analíticas necesarias para la diferenciación del estado (soluble, filtrable o suspendido) en que se encuentran ambos metales, Hierro y Manganeso, lo mismo que la diferenciación entre color aparente y color verdadero. De acuerdo a lo descrito en la literatura una de las posibles causas de la presencia de hierro y manganeso en solución en las aguas superficiales es el contenido de color de origen orgánico, donde estos elementos están presentes como complejos de compuestos orgánicos, situación que puede asimilarse justamente a la ocurrida en las fuentes de abastecimiento de Punta Arenas y que es relevante de comprobar periódicamente, para efectos de optimizar las dosis de oxidante y de productos químicos utilizados en el tratamiento. La frecuencia para estos controles especiales, debiera ser al menos semanal, intensificando si fuese necesario, por cambios en el comportamiento de las fuentes superficiales debido a cambios estacionales o climáticos. 8.2 Sistema de tratamiento Como se mencionó el sistema de tratamiento aplicado actualmente en la planta, es correcto y se ajusta a los utilizados a nivel nacional para este tipo de aguas crudas. En efecto los productos químicos seleccionados y sus dosificaciones, han surgido de pruebas de jarras con agua cruda procedente de las mismas fuentes de abastecimiento actualmente en uso y bajo condiciones de borde reales de la planta, a lo que se han sumado estudios técnico- económicos de la disponibilidad y posibilidad de transporte de los productos a la región de Magallanes, cuya distancia de los centros productivos no es nada despreciable. Sin embargo y fundamentalmente con el objeto de mejorar la eficiencia en la remoción de los elementos que están causando los problemas de depositación, cabe emitir algunas recomendaciones que se refieren a los siguientes aspectos:

a) Cambio del punto de inyección del oxidante permanganato de potasio, de manera de lograr un mejor tiempo de contacto entre el agua y el oxidante que el permitido en la actualidad, que la inyección se realiza sólo un par de minutos antes del agregado del resto de los productos químicos. La recomendación es



trasladar este a la zona de pretratamiento, donde además de existir infraestructura y espacio suficiente, posterior al resalto y mezcla, de tal manera de aprovechar primero dicha aeración, que también ayuda a la oxidación de estos metales.

b) Adicionalmente y sólo si fuese necesario, en función de pruebas de jarras y

resultados de experiencias pilotos en planta, agregar regulación de pH en el agua cruda previo al agregado de permanganato de potasio, aumentando a valores del orden de 8.5-9.0 unidades, que estimulan una mejor oxidación del manganeso, mediante permanganato de potasio.

c) Realizar pruebas de Demanda de cloro, con el objeto de aplicar disminución de

dosis de cloro en la desinfección del agua filtrada, de tal manera de clorar lo estrictamente necesario sólo como para eliminar microorganismos y lograr el cloro libre residual exigido por norma. Esto en atención a que tal como se ha señalado reiteradamente en este informe, el cloro es también un oxidante que actúa sobre los metales Fe y Mn, consumiendo alcalinidad de HCO3

- y OH-, para dar como resultado compuestos como Fe (OH)3 y MnO2.

d) Realizar estudio de factibilidad de instalar un sistema de cloración propio para

Estanque Barrio Industrial que regula el abastecimiento del Barrio Industrial propiamente tal, además de las localidades ubicadas al norte de la ciudad. Este debe considerar todos los requisitos respecto de tiempos de contacto y exigencias a los sistemas de cloración establecidos en ORD SISS Nº 413 o bien en ORD SISS Nº 276, que competa a esta a empresa en particular.

e) Realizar estudio de trazadores, para conocer tiempos reales de retención en las

distintas unidades de la planta, identificar cortocircuitos o zonas muertas y de ser necesario disminuir periodos entre lavados o implementar sistema de retrolavado aire –agua, para los filtros. Todo esto, con el objeto primero de optimizar la retención de los óxidos metálicos producidos en la planta en decantadores y filtros, y segundo para eliminar eficientemente estos de los lechos filtrantes.

f) Complementar el sistema de control de procesos actual, mediante equipos

sencillos de terreno tipo espectrofotómetros con curvas y programas incorporadas, para llevar día a día control de la eficiencia de abatimiento de metales en cada una de las unidades de la planta y mediciones en el efluente de agua filtrada de todos aquellos parámetros de interés como Hierro, Manganeso, Aluminio, entre otros.

g) Implementar un programa con frecuencia al menos quincenal o semanal, según

variabilidad del agua cruda, para realizar ensayos de tratabilidad del agua cruda y determinaciones de dosis óptimas, mediante pruebas de jarras.



h) Este programa especial de trabajo con todas las pruebas aquí recomendadas, que debiera durar al menos un año para abarcar las distintas estaciones del año, se podría abordar a través de alumnos en práctica o personal part-time.

8.3 Identificación de residuos adheridos en redes y en medidores En cuanto a las adherencias encontradas tanto en testigos red como en testigos medidores, cabe recomendar como plan de acción de mediano plazo, una profundización más detallada de la caracterización química efectuada en este estudio, respecto de los distintos elementos que están conformando los residuos. Si bien una primera apreciación de los resultados de las Tablas 4.3 y 4.5 pareciera indicar que la presencia de los elementos analizados es baja según su concentración expresada en mg/g de materia seca, cabe destacar que todos estos cationes de carga positiva están unidos formando compuestos con aniones de carga negativa como son: óxidos O2

-2, hidróxidos OH-, carbonatos CO3-2, bicarbonatos HCO3

-, sulfatos SO4-2,

cloruros Cl - etc., los que también aportan su masa al peso total. En consecuencia del balance de masa de la cantidad de residuo adherido, la humedad remanente y los elementos estudiados, se logra ver que Fe, Mn y Al en todas sus formas, serían efectivamente los predominantes. Así y todo es recomendable complementar la caracterización química de los residuos, para identificar la presencia de otros posibles elementos. Las metodologías que aparecen como más aplicables para este tipo de muestras casi sólidas, son la FRX Fluorescencia de Rayos X o la DRX Difracción de Rayos X, que permiten tratar la muestra directa para conocer los elementos que se encuentran en porcentaje mayor, media y mayor en el residuo, dentro de un amplio espectro del sistema periódico. La problemática que se presenta para estos ensayos, es que no son trabajo de rutina de los laboratorios, existiendo sólo equipos funcionando en la actualidad en SERNAGEOMIN Servicio Nacional de Geología y Minería y un investigador experto en los laboratorios del CIMM Centro de Investigación Minera y Metalúrgica. También podría ser útil la alternativa de aplicar un barrido completo, mediante Espectroscopia de Plasma, que es un ensayo más común, pero que si requiere tratamiento de las muestras, existiendo al menos 3 laboratorios que podrían realizarlo en Santiago, DICTUC, ANAM y SGS. 8.4 Mejoras al Procedimiento de lavado de redes Una vez mejorado el abatimiento de Fierro y Manganeso en la Planta, se debe proceder al lavado de estanques de regulación, lo que está fuera del alcance de este Estudio.



Una vez limpios los estanques se debe implementar un nuevo procedimiento de lavado de redes, que sigue los lineamientos del Lavado Unidireccional y que se detalla a continuación. 8.4.1. Procedimiento de Lavado de Redes

a) Planificación previa a. Recopilar planos catastrales del sector de la red a lavar b. Ubicar cuartel a lavar c. Ubicar válvulas y grifos o puntos de desagüe a accionar d. Verificar operatividad de válvulas, grifos y puntos de desagüe e. Determinar velocidad (V) y caudal de lavado (Q) f. Establecer secuencia de operaciones: secuencia de válvulas que

abren/cierran y grifos o puntos de desagüe que se abren/cierran g. Determinar fecha, hora y duración (T) estimada del lavado h. Informar del lavado a los clientes conectados al cuartel a lavar i. Generar procedimientos de trabajo seguro en la vía pública j. Revisar que se dispone de todo el material y equipo necesario, incluyendo

Hojas Registro necesarias.

b) Ejecución del lavado

a. Obtener una muestra del agua en el punto de lavado, determinando la turbiedad y cloro libre residual base del cuartel. Se determina visualmente el color (en recipiente de color blanco) y se prueba el agua para determinar olor y sabor. Se registran los valores obtenidos.

b. Cerrar válvulas para aislar el cuartel, exceptuando el punto de alimentación

c. Señalizar y asegurar área de trabajo en punto de desagüe d. Abrir punto de desagüe o grifo de lavado hasta obtener el caudal de

lavado e. Mantener abierto el punto de lavado durante el tiempo de lavado (T) f. Cambiar punto de ingreso de agua al cuartel, cerrando y abriendo

válvulas, de acuerdo al plan de trabajo. Esta actividad se repite tantas veces como se haya planificado.

g. Cambiar de punto de desagüe, de acuerdo al plan de trabajo. Esta actividad se repite tantas veces como se haya planificado.

h. Verificar la calidad del agua, de acuerdo a la sección c) de este Procedimiento

i. Retirar la señalética de seguridad y despejar el área de trabajo en el punto de lavado



j. Llenar y firmar la Hoja de Registro de la actividad, tanto por el Operador a cargo y el Supervisor de la operación de lavado.

c) Verificación de la calidad del agua

a. Manteniendo en operación el tramo más largo del cuartel en proceso de lavado, se obtiene una muestra de agua al término del proceso de lavado.

b. Se determina visualmente en un recipiente de color blanco (plástico o cerámico) que el agua no tenga color a simple vista. Igualmente se determina que no tenga olor ni sabor. En caso negativo se debe seguir lavando, hasta obtener una condición positiva. Si la condición positiva no se alcanza antes de 30 minutos se debe dar aviso al Supervisor correspondiente, quien tomará la decisión de continuar o suspender el lavado, informando de esta anomalía a sus superiores para estudio y resolución posterior.

c. Luego, se determina si la turbiedad es menor a 2 NTU y el cloro libre residual está en el rango 0,2 – 2,0 mg/L. En caso negativo se debe seguir lavando, hasta obtener dos veces consecutivas una condición positiva. Si la segunda condición positiva no se alcanza antes de 30 minutos se debe dar aviso al Supervisor correspondiente, quien tomará la decisión de continuar o suspender el lavado, informando de esta anomalía a sus superiores para estudio y resolución posterior.

d. Llenar los registros correspondientes. La determinación del caudal y tiempo de lavado se hará teniendo como criterio lograr una velocidad de escurrimiento de entre 0,6 y 1,8 m/s, la primera de las cuales será aplicable a tuberías mayores de 200 mm de diámetro y la última para tuberías menores. La Figura 8.1 muestra el procedimiento y fórmulas de cálculo propuestas. El caudal de lavado (Q) se medirá preferentemente mediante un tubo de Pitot, como el indicado en la Figura 6 del Anexo 1) o, alternativamente, mediante una relación aproximada a partir de la distancia que alcanza el chorro saliente del grifo, como se indica en la Figura 8.2.



Cálculo del tiempo de Lavado de redes:

Velocidad de escurrimiento deseada (V) 0,6 m/s

Diámetro de la matriz a lavar (D) 200 mm

Caudal de lavado (Q) 18,8 L/s

Longitud tramo a lavar (L) 300 m

Tiempo de lavado mínimo (t) 8,33 min

Factor se seguridad en lavado (F) 30 %

Tiempo de lavado recomendado (T) 10,83 min

0,18 horas

V

D Q

L

t = L (m)/V (m/s)/60 (min)

T = t * (1+F/100)

Abierto

Figura 8.1. Fórmulas y esquema de cálculo del caudal y tiempo de lavado. La frecuencia de lavado será más intensa inicialmente, disminuyendo en el tiempo (probablemente un par de años), hasta que se mantenga una red con un grado compatible con la calidad de servicio deseada. Se sugiere aplicar en forma piloto el Método del Potencial de Resuspensión (RPM), que se describe en el Anexo 1, para monitorear el riesgo de decoloración y la necesidad y frecuencia de lavados en la red.



Figura 8.2. Esquema de punto de desague y fórmula para aproximar el caudal de lavado. Fuente: Norma AWWA C651-05. 8.4.2. Mejoras en los puntos de lavado de red El lavado por medio de los grifos pierde eficiencia en el tramo vertical que conecta a la red con la columna del grifo, ya que para que los sedimentos suban por la vertical requieren una alta velocidad. Para mejorar la efectividad en la extracción de residuos, permitiendo incluso trabajar con velocidad de escurrimiento menores (cercanas a 0,6 y 1 m/s), se propone instalar puntos de desague como el que se indica en la Figura 8.3, donde se reemplaza la columna vertical por un tramo inclinado a 45 °. Este tipo de punto de lavado debería ser instalado especialmente en la periferia de la red, en los bordes de aguas abajo y muy especialmente en tramos ciegos de la red.



Figura 8.3. Punto de lavado de redes propuesto. 8.5 Recambio de medidores Finalmente, una vez que se hayan implementado y completado los mejoramientos en el sistema de tratamiento (PTAP y recloración en zona Industrial), los lavados de redes y estanques, se deberá proceder al recambio masivo de medidores, el cual podrá ser diseñado utilizando un muestreo del parque actual mediante el Procedimiento de Verificación rápido aceptado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios, con el fin de determinar los segmentos prioritarios para el reemplazo. Rubén Salgado Castro Elizabeth Echeverría Ortega p. Aguas y Saneamiento Consultores Ltda. Santiago 23 de Junio de 2008.

informe final estudio “calidad del agua potable y su

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