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A
vances
en
la
hidráulica
de
redes
de
distribución
de
agua
potable
y recientemente modelos que consideran advección, dispersión y reacción (
Tzatchkov
et al
.
2000,
Tzatchkov
et al
. 2002). Por otra parte, en el extranjero, los modelos han sido calibrados y
aplicados en ciudades (
AWWARF 1996, AWWARF y EPA 1991)
. En México, hasta el año 2002,
el avance ha sido básicamente en la parte del desarrollo teórico y algorítmico de los modelos
y su implementación (programación) en computadoras, con limitadas mediciones en po-
blaciones pequeñas (
Tzatchkov
et al
. 1994). En el año 2002, la Comisión Nacional del Agua,
a través del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, se dio a la tarea de implementar y
calibrar un modelo de este tipo en una ciudad grande (Culiacán, Sinaloa), para dar la pauta
de una futura aplicación del modelo en el ámbito nacional, con los beneficios consecuentes
(
Alcocer
et al
. 2000).
La calibración del modelo de calidad del agua potable incluye la determinación de las ecua-
ciones que rigen el decaimiento del cloro. Como se mencionó anteriormente, el decaimiento
es causado por la reacción química del cloro residual libre con el agua propiamente, y con
la pared de las tuberías y tanques. Este capítulo presenta los resultados del estudio del de-
caimiento del cloro residual libre causado por la reacción química del cloro con el agua, con
base en las mediciones realizadas para ese fin en Culiacán, Sinaloa, en el año 2002.
1.4.2 T
eoría
:
cinética
de
reacciones
homogéneas
La experiencia muestra que la concentración del cloro residual libre decae con el tiempo,
una vez introducido éste en el agua en un sistema de distribución. El cloro se consume
principalmente por reacción con el amoniaco orgánico, amoniaco no orgánico e iones de
fierro y manganeso (
White 1992)
contenidos en la pared de las tuberías y de los tanques,
en la biopelícula que se forma sobre esa pared, y en el agua propiamente. Los modelos
matemáticos de calidad del agua en redes de distribución manejan el cloro residual libre.
La rapidez con la cual el cloro residual libre desaparece se expresa por la tasa de la reacción
(tasa de decaimiento) cloro-agua, que se da por la ecuación cinética de esa reacción. La tasa
de reacción depende de la composición del agua, de la temperatura a la que se realiza la
reacción y de la propia concentración del cloro (
Levenspiel 1999)
, de forma tal que para una
temperatura constante, la ecuación cinética tendrá la siguiente forma:
1.4.1
donde C es la concentración del cloro. Es común (
Levenspiel 1999)
representar la ecuación
1.4.1 en la siguiente forma:
dt
dC
-
1.4.2
donde
n
expresa el orden de la reacción y
k
es una constante que depende de la composición
del agua. Dado que esa composición será diferente para cada lugar, el coeficiente
k
tendrá un
valor diferente para cada lugar.
,
Tasa de reaccion dt
dC f composicion quimica del agua C
= =
^
h
