Potabilizadora con turbiedad alta: C·t, caudal y crédito de desinfección
Una planta potabilizadora trata 45 L/s. El agua clarificada entra a un tanque de contacto de 60 m³ de volumen útil donde se aplica cloro libre; la norma interna exige un C·t de al menos 20 mg·min/L para la inactivación considerada, medido como concentración residual de cloro libre por tiempo de contacto teórico. En operación normal la turbiedad del efluente de los filtros es 1.5 NTU y el residual a la salida del tanque es 0.80 mg/L, valores que el operador reporta como conformes desde hace meses. Tras una lluvia intensa, la turbiedad del afluente sube y el efluente de filtros marca 12 NTU; el operador mantiene la misma dosis de cloro y el mismo caudal porque 'el residual sigue en 0.80 mg/L y la norma se cumple'. El jefe de planta debe decidir antes del siguiente turno si mantiene el caudal, lo reduce o aumenta la dosis, y si notifica a la autoridad sanitaria.
1. Calcule el tiempo de contacto teórico y el C·t actual. ¿Tiene razón el operador cuando afirma que se cumple la norma?
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Tiempo de contacto: t = V/Q = 60 m³ / 0.045 m³/s = 1 333 s ≈ 22.2 min.
C·t actual: 0.80 mg/L × 22.2 min ≈ 17.8 mg·min/L.
La norma exige ≥ 20 mg·min/L, de modo que el operador se equivoca: el sistema está un 11 % por debajo del requisito (faltan 2.2 mg·min/L).
El error de razonamiento es razonar con una sola variable. El criterio no es 'residual alto' sino un producto: un residual de 0.80 mg/L solo sería suficiente si el tiempo de contacto fuera de al menos 25 min. Con el caudal actual y ese residual, la norma no se cumple ni siquiera en operación normal; el reporte histórico de 'conforme' nunca fue verificado con el producto.
2. Calcule qué residual se necesitaría manteniendo el caudal, y qué caudal máximo se permitiría manteniendo 0.80 mg/L. Recomiende una acción operativa concreta.
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Opción A, subir el residual a caudal constante: C_requerido = 20 / 22.2 ≈ 0.90 mg/L. Habría que elevar el residual en al menos 0.10 mg/L, y en la práctica más, porque el agua turbia consume cloro adicional.
Opción B, bajar el caudal con 0.80 mg/L: t_requerido = 20 / 0.80 = 25 min ⇒ Q = V/t = 60 m³ / 25 min = 2.4 m³/min = 144 m³/h = 40 L/s.
Es decir, reducir de 45 a 40 L/s (11 %).
Recomendación: bajar el caudal a 40 L/s y además ajustar la dosis con medición de residual real, de modo que ambas medidas den margen. Aumentar solo la dosis es más frágil: con turbiedad alta el cloro se consume en las partículas y el residual medido a la salida no refleja lo que ocurre dentro del tanque, donde puede haber cortocircuitos y mezcla incompleta. Debe registrarse el C·t calculado, no solo el residual.
3. Explique por qué la turbiedad de 12 NTU obliga a algo más que recalcular el C·t y enumere las acciones que deben ejecutarse antes del siguiente turno.
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Por qué la turbiedad invalida el cálculo: el C·t supone que el cloro libre está disponible para atacar a los microorganismos. Con partículas en suspensión, los microorganismos quedan ocluidos y protegidos, y buena parte del cloro se consume oxidando materia orgánica. Los criterios de diseño exigen típicamente turbiedad del efluente de filtración ≤ 1 NTU (y ≤ 0.3 NTU para créditos altos) para poder aplicar la tabla de C·t; con 12 NTU el crédito calculado no es defendible.
Acciones antes del siguiente turno:
- Reducir el caudal a 40 L/s o menos y ajustar la dosis, midiendo residual y turbiedad cada hora.
- Revisar coagulación, floculación y lavado de filtros: 12 NTU a la salida del filtro indica falla de filtración, no un problema de cloro.
- Verificar turbiedad y coliformes en el agua tratada; si el efluente final excede el límite, notificar a la autoridad sanitaria y evaluar aviso de no consumo.
- Documentar el evento con el C·t real calculado, no con los valores de diseño.