Este documento describe el diseño de un sistema de purificación de agua para comunidades rurales. El sistema consiste en un filtro de arena y gravilla para retener sólidos y realizar controles microbiológicos, así como un calentador solar para suministrar agua a temperatura constante. El documento presenta cálculos matemáticos para determinar las dimensiones óptimas de los componentes y satisfacer las necesidades de consumo de la población beneficiaria.

1. Diseño de un sistema de purificación
de agua para poblaciones rurales
Proyecto de calculo III
Facultad de ingenierías físico químicas

2. Introducción
 El diseño de un sistema
de purificación de agua
destinado a poblaciones
rurales, ofrecerá un
tratamiento para el
agua que se consume,
el cual retendrá la
mayor parte de residuos
sólidos presentes en el
agua y realizará
diversos controles
microbiológicos
naturales.

3. Planteamiento del problema
 Las enfermedades
relacionadas con el
agua causan el 60% de
la mortalidad infantil a
nivel global. De esta
manera, la diarrea y el
paludismo ocupan el 3º
y 4º lugar
respectivamente entre
las causas absolutas de
muertes de infantes.

4. Pregunta problematizadora
 ¿Cuáles debe ser las
especificaciones óptimas
de los diferentes
componentes (filtro,
calentador, etc.) del
sistema de purificación
que permitan garantizar el
suministro necesario de
agua a una comunidad
rural sin que se vea
afectado el tratamiento
realizado de purificación
de agua?

5. Justificación
 Con elaboración de
este sistema de
purificación de agua
se desea prevenir las
enfermedades
relacionadas con el
uso de agua
incluyendo aquellas
causadas por
microorganismos y
sustancias químicas
presentes en el agua,
organismos que
tienen parte de su
ciclo de vida en el
agua, etc.

6. Objetivos
 Objetivo General:
Diseñar un sistema de
purificación de agua para
poblaciones rurales que
realice un tratamiento
adecuado a este recurso
natural y pueda formarse
en agua óptima para el
consumo humano.

7. Objetivos Específicos :
 Sensibilizar a la
comunidad acerca de la
importancia del consumo
de agua potable tratada
como método de
prevención de
enfermedades.

8. Objetivos Específicos :
 Analizar las
dimensiones
estructurales del filtro
de agua y del
calentador, que
permitan satisfacer las
necesidades de
consumo diario de la
población beneficiaria

9. Objetivos Específicos :
 Realizar los cálculos
necesarios que
satisfagan lo
requerimientos mínimos
de consumo para la
población seleccionada.

10. Ubicación
 Este proyecto pretende
desarrollarse en las
poblaciones de bajos
recursos cercanas a la
zona del magdalena
medio, principalmente
para los habitantes de
las veredas y
asentamientos
cercanos a San Miguel
del Tigre, en el
municipio de Yondó,
departamento de

11. Desarrollo del Proyecto
 Las variables a evaluar son:
Caudal, costos del filtro, cantidad de calor.
 Para el calculo del caudal se realiza mediante la
expresión matemática:
Reemplazando las componentes de la velocidad:
El caudal seria: C=O.36 [ ].

12.  Para el calculo de los costos del filtro lento de arena
se realiza mediante expresión matemática de área
de superficie:
 desarrollando queda:
S1=((a2 )2– (a1)2)π
sumando la ecuación del área de superficie de un
cilindro el area total del filtro resulta:
Sfiltro=s1+s2 =((a2 )2– (a1)2)π + 2πah
Sfiltro =5.09m2
El valor del filtro seria:
=$ 1´643.807

13.  Para el calcular la cantidad de calor que se le debe
suministrar al agua para que la temperatura de
salida permanezca contante .
 Mediante la expresión:
 Reemplazando:
Q= 37269.4 kj

14. Análisis de Resultados
Dimensiones del filtro:
Dimensiones Valor
Radio 0,75 m; 0,1 m
Altura 0,55 m

15. Análisis de Resultados
MATERIALES CANTIDAD
Arena 0.3m
Gravilla 0.1m
Lamina de acero 6 m2
Tanque de
almacenamiento
3
Módulos solares 13
Resistencia 1
Materiales necesarios para elaborar el
sistema:

16. Conclusiones
Es posible aplicar conceptos de la
asignatura Calculo III para determinar
las medidas de los componentes del
filtro de arena, así como las variables
matemáticas de las que depende el
sistema de purificación de agua.

17. Conclusiones
Los filtros lentos de arena y gravilla
son soluciones integrales a problema
que sufren muchas comunidades
rurales que no cuentan con un
adecuado tratamiento de un recurso
natural tan valioso como es el agua.

18. Conclusiones
 La operación y mantenimiento del filtro de
arena requieren una revisión periódica de
una persona capacitada que pueda
realizar mediciones de las variables del
sistema y del mismo modo pueda realizar
los ajustes necesario para el correcto
funcionamiento del sistema.