4.4: Dimensionamiento del Primer Nivel

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Introducción

No existe un único método verdadero para determinar el volumen del primer lavado. Esta falta de seguridad se debe a la gran variabilidad ambiental de los sistemas, incluyendo el nivel de contaminación presente, la facilidad de lavar la contaminación del material de techado, el tiempo entre lluvias, la fuerza de la lluvia, etc. Como regla general, la contaminación se reduce a la mitad por cada mm de lluvia arrasada lejos. Las dos formas de determinar el tamaño apropiado de una primera descarga son las dos formas de determinar el tamaño apropiado de una primera descarga. Ambos métodos contienen suposiciones. El modelo basado en decaimiento exponencial contiene menos suposiciones. Para un techo metálico en un barrio suburbano, la regla general basada en el área debería ser suficiente. Para un techo de teja de arcilla en un camino de tierra, especialmente para el agua necesaria para beber, puede ser necesario el modelo de decaimiento exponencial.

Una consideración final es el tiempo que transcurre entre el reinicio de la primera descarga y la siguiente lluvia. Un reinicio se refiere a la primera descarga que va de lleno a vacío y, por lo tanto, listo para atrapar la siguiente lluvia. Idealmente, toda la primera lluvia después de una larga temporada seca se desviaría del almacenamiento y se descargaría al uso sin tratar. Entonces, la primera descarga evacuaría lentamente para que las lluvias posteriores solo desviaran parte del agua inicial. Estos aspectos aún necesitan más estudio a nivel global, con el fin de determinar las mejores prácticas para las diferentes combinaciones de ubicaciones, materiales de techo, contaminantes, etc.

Regla empírica basada en áreas

La regla general basada en el área asume un techo que se limpia fácilmente y en un ambiente limpio. Se trata de una regla general simple y más comúnmente utilizada, sin embargo, su efectividad se está debatiendo actualmente en la literatura y la práctica. La regla general basada en el área es rápida y funciona bien en muchos entornos, como un ambiente relativamente limpio y un techo no poroso (como el metal). Las dos fórmulas siguientes representan la regla empírica basada en áreas en unidades imperiales y SI:

\[First-flush\;Volume = \frac{1\;gal}{100\;ft^2\;of\;roof}\]

\[First-flush\;Volume = 0.41\frac{liters}{m^2\;of\;roof}\]

Modelo de decaimiento exponencial

El modelo de decaimiento exponencial es más explícito en sus suposiciones que la regla empírica basada en áreas. El modelo requiere un valor de decaimiento que solo se ha encontrado experimentalmente para unos pocos techos, lluvias y ambientes. Además, el modelo de decaimiento exponencial requiere probar la turbidez del agua (la turbidez del agua). El modelo de decaimiento exponencial se representa en la siguiente fórmula:

\[V(ff)=-\dfrac{\ln\left(\frac{\text{target turbidity}}{\text{runoff turbidity}}\right)}{λ} \times A \times k\]

donde:

V _ff = Volumen necesario de primer lavado en litros
ln = es la función log natural (está presente en la mayoría de las calculadoras y en Excel)
Turbidez objetivo = la turbidez objetivo que ingresa al tanque en Unidades de Turbidez Nefelométrica (NTU).
- La Organización Mundial de la Salud establece un objetivo de 5 NTU para el agua que sale del tanque de almacenamiento (es decir, después del almacenamiento y antes de su uso).
- 20 NTU que ingresan al tanque suele ser suficiente.
Turbidez de escurrimiento = la turbidez promedio medida de escurrimiento desde el área de captación.
- Un techo algo sucio podría aportar solo 20-100 NTU.
- Un techo muy sucio podría aportar 1000 NTU.
λ = el valor de decaimiento exponencial.
- Estos valores se encuentran experimentalmente.
- Un techo muy limpio puede ser tan alto como 2.2/mm. Un techo muy sucio puede ser tan bajo como 0.7/mm. 6 A = área de captación en metros cuadrados
k= factor de conversión para\(mm*m^2\) convertir de a litros. Esa conversión es 1.

Finalmente, para uso potable, se debe usar filtración para llevar la turbidez por debajo de 1 NTU dependiendo de cualquier tratamiento adicional.