Evaluación de las condiciones de mezcla y su influencia sobre el cloro residual en tanques de compensación de un sistema de distribución de agua potable

Evaluation of mixing conditions and its influence over free residualchlorine in a surge tank of a drinking water distribution system

Se llevó a cabo una evaluación a escala real de las condiciones de mezcla y su influencia sobre la calidad del agua en un tanque de compensación del sistema de distribución de agua potable de la ciudad de Cali (Colombia). El estudio hidrodinámico con aplicación continua de trazador y mediciones de temperatura y de cloro residual libre para identificar el régimen de mezcla en su interior, tiempos de residencia, estratificación térmica y la variación del cloro en el agua almacenada, evidenciaron el comportamiento propio de un tanque de compensación. Se encontró además que la recirculación y el intercambio insuficiente de agua, los bajos de flujo de momento asociados a caudales pequeños y la estratificación térmica puntual pueden causar elevados tiempos de residencia en el tanque, altas edades del agua, mezcla insuficiente y pérdida importante del cloro residual libre. La metodología aplicada en este estudio es apropiada para la evaluación y optimización de tanques de compensación en sistemas de distribución de agua potable.

1 INTRODUCCIÓN

En los sistemas de abastecimiento de agua se utilizan tanques de almacenamiento al inicio (generalmente denominados tanques de distribución) o ubicados estratégicamente en la red (zonas intermedias o final) con el fin de compensar las variaciones de consumo de agua o regular las presiones de servicio. La calidad del agua en estas estructuras se afecta por la mezcla generada con el chorro de agua que ingresa al tanque en los periodos de llenado, la geometría, el volumen, las variaciones de temperatura y la configuración de la entrada. Los estudios de campo (ensayos de trazadores, mediciones de temperatura y cloro, entre otros) y la modelación son herramientas que permiten evaluar las condiciones de mezela en tanques [1], pero existe poca información publicada sobre tanques de compensación. Deficiencias en el diseño u operación de los tanques promueven la inadecuada mezcla en su interior y como consecuencia se incrementa la edad del agua, fomentándose así la formación de subproductos de la desinfección y la pérdida del desinfectante residual, lo que favorece el recrecimiento de microorganismos en el sistema (incluyendo patógenos), origina problemas de olor y sabor en el agua y provoca recontaminación en la red [2].

La mezcla de un fiuido requiere de una fuente de energía; dado que en los tanques de almacenamiento no se cuenta con dispositivos mecánicos para mezclar el agua almacenada, debe aprovecharse la energía del chorro (preferiblemente turbulento con números de Reynolds mayores a 3000) que se forma cuando el agua entra por la tubería hacia la masa de agua [3] y por lo tanto debe evitarse que éste choque contra las paredes o deflectores para no desaprovechar su energía [1], [4].