¿COMO MEDIR EL CAUDAL Y LA CARGA DE CONTAMINANTES DE UNA FUENTE HÍDRICA?

Guía práctica 1 Elaborado y Adaptado por: Abelardo Prada Matiz Profesor Universidad de los Llanos. Villavicencio, Colombia. Suramérica. Para el curso: MANEJO DE AGUAS EN EL SECTOR RURAL

1 Para la elaboración de esta guía se tomaron y adap taron textos y gráficas de la publicación “ EVALUACION DE RECURSOS HIDROENERGETICOS” del Progra ma de energía, Infraestructura y servicios básicos del IT DG, Lima, Perú. 2004. En: www.itdg.org.pe

Villavicencio, Meta Colombia Sudamérica.2007. A nivel de introducción .

Con la presente guía, para medir el caudal y la carga contaminante de una fuente hídrica, se pretende brindar herramientas prácticas a los estudiantes del curso “Manejo de Aguas en el sector rural” del programa de Ingeniería Agronómica de la Universidad de los Llanos de la ciudad de Villavicencio, Colombia. En la elaboración de la guía, se utilizó información, muy útil y de excelente presentación, contenida en el texto “EVALUACION DE RECURSOS HIDROENERGETICOS”, versión de Internet, elaborado por el Programa de energía, Infraestructura y servicios básicos del ITDG, en Lima, Perú. En consecuencia, la información del primer capítulo, de la presente guía, corresponde a lo expuesto en la parte 6 del texto en referencia. El capítulo segundo es un complemento pertinente al tema de la medición del caudal, sobre todo si se hace necesario recurrir a herramientas estadísticas sencillas y suficientemente confiables, mas allá, de los valores promedio de uso común. El capítulo tercero se orienta a la valoración de las cargas contaminantes de una fuente hídrica determinada. Esperamos la guía sea útil para los posibles usuarios.

I. ¿COMO MEDIR EL CAUDAL? Es recomendable realizar las mediciones del caudal del río, caño, quebrada o manantial en diferentes épocas para tener registros de los valores mínimos, máximos e intermedios y conocer más de cerca el comportamiento de la fuente en diferentes épocas. Es importante, además, establecer la “historia” de la fuente, en lo posible, por medio del diálogo con los vecinos de la localidad, o también, por datos de organismos especializados (IDEAM, por ejemplo, Corporaciones autónomas, etc.). Para efectuar la valoración del caudal a nivel local, cuando no se dispone de equipos de precisión, ni se considera pertinente su uso,

es conveniente utilizar dos métodos reconocidos y ampliamente difundidos: el método del recipiente y el método del flotador que a continuación se describen. 1. Medición del caudal por el método del recipiente Esta es una forma sencilla de medir el caudal de pequeñas fuentes de agua. Se fundamenta en el uso de valores promedio de las variables a determinar. El método consiste en medir el tiempo de llenado, con el agua de la fuente, de un recipiente de volumen conocido. En consecuencia, para realizar la medición se necesita:

• Un balde o caneca de capacidad (volumen en litros) conocida. • Un reloj o cronómetro. • Tejas de zinc o plásticas para la conducción del agua.

Se debe ubicar el tramo mas adecuado para realizar la medición y luego encausar la fuente para que la totalidad del agua caiga en el recipiente, de conformidad con la representación de la Figura 1.

Figura 1. Medición del caudal por el método del recipiente

Tomado y adaptado de: EVALUACION DE RECURSOS HIDROENERGETICOS, Programa de energía, Infraestructura y servicios básicos. LIMA, ITDG, 2004. En: www.itdg.org.pe .

Se debe tomar varias veces el tiempo de llenado de manera que sea posible determinar el valor promedio. Por ejemplo, si se utilizó una caneca de 50 litros de capacidad, se le llenó tres veces y los tiempos de llenado fueron de 5, 6 y 7 segundos respectivamente, el caudal de la fuente se puede calcular de la siguiente manera: a. Promedio del tiempo de llenado, t promedio. t promedio = (5 + 6+7) ÷ 3 = 6 seg. b. Cálculo de caudal, QR QR es igual al valor de la capacidad del recipiente (50 litros) dividido por el tiempo de llenado ( 6 segundos), es decir que QR es igual a:

50 ÷ 6 = 8,3 litros por segundo. Este es el valor promedio del caudal de la fuente estudiada.

2. Medición del caudal por el método del flotador . En este método, de igual manera, se utilizan los valores promedio de las variables determinadas. Para adelantar los procedimientos se requieren los siguientes materiales y equipos:

• Un objeto flotante, puede ser una bola de ping-pong, una botella plástica pequeña, una rama, un trozo de madera que flote libremente en el agua.

• Un reloj o cronómetro. • Un decámetro o cinta medidora. • Una regla o tabla de madera graduada.

a. Primer paso. Seleccionar el lugar adecuado .

Se selecciona en el río un tramo uniforme, sin piedras grandes, ni troncos de árboles, en el que el agua fluya libremente, sin turbulencias, ni impedimentos, como se representa en Figura 2.

b. Segundo paso. Medición de la velocidad.

En el tramo seleccionado ubicar dos puntos, A (de inicio) y B (de llegada) y medir la distancia, por ejemplo 12 metros (cualquier medida, preferiblemente, del orden de los 10 metros, Ver Figura 3)). Una persona se ubica en el punto A con el flotador y otra en el punto B con el reloj o cronómetro. Se medirá el tiempo de recorrido del flotador del punto A al punto B. Se recomienda realizar un mínimo de 3 mediciones y calcular el promedio. Supongamos que el promedio del tiempo de recorrido fue de 8 segundos . La velocidad de la corriente de agua del río se calcula con base en la siguiente ecuación 1: Velocidad = Distancia (A-B) ÷ Tiempo de recorrido; (Ecuación

1).

Figura 2. Selección del tramo para medición del caudal . Tomado y adaptado de “EVALUACION DE RECURSOS HIDROENERGETICOS”. Programa de energía, Infraestructura y servicios básicos. LIMA, ITDG, 2004. E n: www.itdg.org.pe .

Tramo uniforme

Para nuestro ejemplo, tendríamos: Velocidad = 12 ÷ 8 = 1,5 m/s

c. Tercer paso. Medición del área de la sección tra nsversal del río.

En el tramo seleccionado, ubicar la sección o el ancho del río que presente las condiciones promedio y en la que se facilite la medición del área transversal. Un método práctico, con aceptable aproximación para calcular el área transversal, es tomar la altura promedio.

Figura 3. Esquema para la medición de la velocidad de la corriente del río. Tomado y adaptado de: EVALUACION DE RECURSOS HIDROENERGETICOS, Programa de energía, Infraestructura y servicios básicos. LIMA, LTDG, 2004. En: www.itdg.org.pe

SITIO ADECUADO 10-20 METROS

A

SITIO INADECUADO B

Esto consiste en dividir el ancho del río, en, por lo menos, tres partes y medir la profundidad en cada punto para luego calcular el promedio.

Por ejemplo, consignemos los resultados de las mediciones de la profundidad en la tabla 1, de conformidad con la Figura 5:

Tabla 1. Valores de la medición de la profundidad del río . Tomado y adaptado de: EVALUACION DE RECURSOS HIDROENERGETICOS, Programa de ener gía, Infraestructura y servicios básicos. LIMA, ITDG, 2004. En: www.itdg.org.pe

Profundidad

Metros

h1 0.00

h2 0,22

h3 0,35

h4 0,44

h5 0,30

h6 0,00

Figura 4. Medición del ancho del río . Tomado y adaptado de: EVALUACION DE RECURSOS HIDROENERGETICOS, Programa de energía, Infraestructura y servicios básicos. LIMA, ITDG, 2004. En: www.itdg.org.pe .

Calculemos, ahora, la profundidad promedio, de conformidad con los valores expuestos en la tabla 1: Puesto que la profundidad promedio, hm = (h1+ h2+h3+h4+h5+h6) ÷ 6, para nuestro ejemplo, tenemos: hm = ( 0 +0,22+0,35+0,44+0,30+0 ) ÷ 6 = 0,22m. Una vez se ha determinado el valor promedio de la profundidad , se procede a realizar la medición del ancho, Ar, del río. Supongamos que para nuestro ejemplo, ese valor fue de 2,4 m., de conformidad con lo presentado en la Figura 4. El área de la sección transversal AT del río se calcula con base en la siguiente ecuación 2: AT = Ancho x Profundidad Promedio = h m x Ar; (Ecuación 2).

Para nuestro ejemplo, el área de la sección transversal es igual a: AT = 2,4 x 0,22 = 0,53 m2

Figura 5. Mediciones para el cálculo del área de s ección transversal del río. Tomado y adaptado de: EVALUACION DE RECURSOS HIDROENERGETICOS, Programa de energía, Infraestructura y servicios básicos. LIMA, ITDG, 2004. En: www.itdg.org.pe .

h1 h2

h3 h4

h5 h6

d. Cuarto paso. Cálculo del Caudal del río.

Con los datos obtenidos se procede a calcular el caudal del río, QR, con base en la siguiente ecuación 3: QR (m

3/s) = K x Velocidad (m/s) x Area (m2). (Ecuación 3 ).

Donde K es un factor de corrección relacionado con la velocidad. El valor de K se debe seleccionar de acuerdo al tipo de río o canal y a la profundidad del mismo, de conformidad con la tabla 2.

Tipo de Canal o río Factor K

Canal revestido en concreto, profundidad del agua > 15 cm.

0,8

Canal de tierra, profundid ad del agua > 15 cm.

0,7

Río o riachuelo, profundidad del agua > 15 cm.

0,5

Ríos o canales de tierra, profundidad del agua < 15 cm.

0,25 -0,5

Para nuestro ejemplo, tenemos: K = 0,5 ; Velocidad = 1,5 m/s; Area transversal = 0,53 m2, Entonces, el caudal, será: QR = 0,5 x 1,5 x 0,53 = 0,398 m3/s; ó igual, QR= 398 l/s, en razón que 1 m3 es igual a 1000 litros. El valor promedio obtenido del caudal de la fuente de agua estudiada permitirá no sólo conocer el volumen de agua del que se dispone por unidad de tiempo, información importante a la hora de tomar decisiones sobre posibles proyectos productivos, si no, además, conocer, de manera cuantitativa, las características del líquido, antes de su uso, o su vocación de uso. Para ello se requiere realizar estudios de calidad del agua de la fuente, adicionales a los estudios del caudal. A ese tema, nos dedicaremos mas adelante. Por ahora, profundizaremos en el tratamiento estadísticos de datos.

Tabla 2. Valores del factor K de corrección de la velocidad . Tomado y adaptado de: EVALUACION DE RECURSOS HIDROENERGETICOS, Programa de energía, Infraestructura y servicios básicos. LIMA, ITDG, 2004.

En: www.itdg.org.pe .

II. LA MEDICIÓN DEL CAUDAL Y EL TRATAMIENTO ESTADÍSTICO DE LOS DATOS OBTENIDOS.

Hasta aquí, para determinar el caudal sólo se han utilizado los valores promedio del tiempo de recorrido y de la profundidad, en consecuencia, los valores de la velocidad, del área de la sección transversal y del caudal, como variables derivadas, son, también, valores promedios. Aunque los valores promedio se utilicen con frecuencia, existen otros valores de una misma variable, como los valores máximos y mínimos que en determinadas circunstancias pueden ser muy útiles. Por esta razón, se recurre a determinarlos. Para este fin se suele utilizar el concepto de la media verdadera (MV). La media verdadera - MV- es el valor que puede alcanzar una variable dentro de un intervalo próximo al valor promedio. El intervalo se establece al sumarle y restarle al valor promedio otro valor, denominado error estándar , esto es que esquemáticamente la media verdadera se puede representar así:

MV = MC ± EE, (Ecuación 4 ).

Donde: MV – Media verdadera; MC – Media calculada o promedio aritmético EE – Error estándar.

El error estándar – EE- se puede calcular por medio de la siguiente ecuación 5: EE = (SD x T)/ √n (Ecuación 5 ).

Donde: SD – Desviación estándar; T – Parámetro estadístico. n - Número de ensayos, mediciones.

El parámetro estadístico T es un valor numérico tabulado, diferente en dependencia del número de ensayos y el nivel de confianza con el que se requiera representar la característica en estudio. En la tabla 3 y 4 se exponen unos valores de T para el 95 y 90 % de confianza, respectivamente.

Tabla 3. Valores del parámetro estadístico T del 9 5% de confianza. Tomado de Ajnazarova S. L. Métodos de Optimización de experimentos en te cnología química. Moscú. 1985.

Número

de ensayos

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Valor de

T

12,71

4,30

3,18

2,78

2,57

2,45

2,37

2,31

2,26

2,23

Tabla 4. Valores del parámetro estadístico T del 9 0% de confianza. Tomado de Ajnazarova S. L. Métodos de Optimización de experimentos en te cnología química. Moscú. 1985.

Número

de ensayos

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Valor de

T

6,31

2,92

2,35

2,13

2,02

1,94

1,90

1,86

1,83

1,81

1. Aplicación práctica de la Media Verdadera. Realicemos un ejercicio de procesamiento de los datos de la profundidad del río con base en los datos presentados en la Tabla 1. Para procesar los datos lo mejor es disponer de un computador y de un programa de Excel, puesto que en este se encuentran todas las herramientas requeridas. Tabla 5. Procesamiento de los datos de la profundi dad de un río con base en el concepto Media Verdadera para un nivel del 90 % de confianza.

A B C D E F

Profundidad Valor Desviación Error Profundidad Profundidad medida, m promedio, m estándar Estándar 90 % Máxima, m Mínima, m

0,0 0,22 0,35 0,22 0,18 0,15 0,37 0,07 0,44 0,30 0,0

Consignemos los datos de la Tabla 1 en la Tabla 5 y procedamos a procesarlos con base en el concepto Media Verdadera para un nivel de confianza del 90%.

Al observar con detenimiento la Tabla 5 podemos adelantar las siguientes consideraciones:

• En la columna A se encuentran los mismos datos de la Tabla 1. • En la columna B se encuentra el valor del promedio igual al

que, anteriormente, se había calculado. Sólo que en este caso, sólo se requiere darle la orden al computador dentro del programa Excel. Par este fin, se entra por “funciones fx” a “estadística” y se ejecuta “promedio”.

• En la columna C se encuentra la Desviación estándar, cuyo

valor se obtiene de manera similar al del promedio.

• En la columna D se encuentra el valor del Error Estándar. En este caso, en esta columna de la hoja electrónica de Excel, se introduce la fórmula de la ecuación 5 arriba expuesta, teniendo en cuenta que:

El número de ensayos es 6. El valor de la Desviación Estándar – SD- se encuentra en la columna C. El valor del parámetro estadístico – T- es 1,94 de conformidad con la Tabla 4.

Así las cosas en la columna D aparece el valor del error estándar para 6 ensayos con el 90% de confianza.

• En las columnas E y F aparecen los valores máximos y mínimos de la profundidad del río como producto del procesamiento de los datos con base en el concepto Media Verdadera.

Los valores máximo y mínimo de la profundidad se obtienen de conformidad con la ecuación 4, sumando o restando al promedio el valor del error estándar de conformidad con las siguientes operaciones aritméticas: Profundidad máxima: Valor Promedio + Error estándar. Igual a: 0,22 + 0,15 = 0,37m. Profundidad mínima: Valor Promedio - Error estándar. Igual a: 0,22 - 0,15 = 0,07m. Estos son los valores que aparecen en las columnas E y F de la Tabla 5, para lo cual sólo es necesario introducir las fórmulas respectivas en el programa Excel. En resumen, para el caso de nuestro ejemplo, se puede presentar la media verdadera de la profundidad de río, hmv, con el 90% de confianza, de la siguiente manera:

hmv = 0,22 ± 0,15. Esta es una forma concreta y conveniente de presenta los datos obtenidos en campo.

2. Alcances prácticos del uso de la Media Verdader a. El valor promedio de la profundidad se utilizó en el capitulo I para calcular el área de la sección transversal del río de conformidad con la ecuación 2. El valor obtenido del área es el valor promedio como ya lo habíamos anotado. Si, además, del valor promedio se utilizan los valores máximo y mínimo de la profundidad que se presentan en la Tabla 5, se calcularán los valores de las áreas máxima y mínima del río con base en los datos de la media verdadera. (Ver Tabla 6).

Estos valores muestran la distancia las distancias probables que pueden existir entre los valores promedio y mínimo y entre los valores promedio y máximo. Datos que representan interés, puesto que un valor promedio puede serlo de números cercanos o de números lejanos. En nuestro caso, se observan importantes distancias entre los valores mínimo, promedio y máximo del área calculada (Tabla 6). Tabla 6. Areas máxima, mínima y promedio con base en el uso de la media verdadera para los valores de la profundidad del río.

Profundidad del río, m Ancho del Area del río, m2 Máxima, m mínima, m promedio,m río ,m Máxima Mínima Promedio

0,37 0,07 0,22 2,4 0,89 0,17 0,53 Esta relación se conserva para el caso del caudal del río (Tabla 7). El caudal máximo es un 68% mayor que el caudal promedio, mientras que el caudal promedio supera en el 300% al caudal mínimo. Inmediatamente surge la pregunta: ¿Cuál de estos valores es el más frecuente? ¿Cuáles podrían ser las causas de esta situación? Preguntas que debe ser absueltas por medio de la información pertinente, en especial si la medición del caudal se ha realizado en varias oportunidades. Puesto que si el que predomina es el caudal mínimo, se pueden prever dificultades para la realización de importante número de proyectos. Por el contrario, lo más conveniente sería pensar en su recuperación y restauración. Lo cierto es que este tipo de interrogantes, por lo general no aparecen cuando los cálculos del caudal se adelantan, exclusivamente, con base en los valores promedio. Tabla 7. Caudales máximo, mínimo y promedio con ba se en el uso de la media verdadera para los valores del área del río.

Velocidad Area del río, m2 Caudal del río, m3/s promedio, m/s Máxima Mínima Promedio Máximo Mínimo Promedio

1,5 0,888 0,168 0,528 0,666 0,126 0,396

Este ejemplo permite vislumbrar las posibilidades de la media verdadera para el análisis y la toma de decisiones, además de ser un procedimiento de alta confiabilidad.

3. Consideraciones adicionales sobre los alcances prácticos del uso de la Media Verdadera en la medi ción de caudales.

Si se revisa con mayor detenimiento los pasos que de conformidad con los dos métodos analizados, el del recipiente y el del flotador, para realizar la medición del caudal de una fuente podemos darnos cuenta de varias cosas de interés, veamos:

3.1 En la medición del caudal por el método del recipiente existe la posibilidad de aplicar la media verdadera al momento de determinar el tiempo de llenado. Este hecho aportaría elementos adicionales para el análisis. 3.2 En el aforo del caudal por el método del flotador las posibilidades son abundantes. Primero , porque se puede aplicar la media verdadera al tiempo de recorrido del flotador del punto A al punto B (Figura 3) y, en consecuencia, obtener, además del promedio, los valores máximo y mínimo de la velocidad de flujo de la corriente del río, lo que permitirá el cálculo de los mismos valores del caudal de la fuente. Segundo. Trabajar con un solo valor del área de la sección transversal, el promedio, es un procedimiento, considerablemente, excluyente. La apreciación se sustenta en que entre los puntos A y B del transecto o tramo seleccionado (Figura 3) se encuentra infinidad de áreas de sección transversales, por tanto limitarse a seleccionar sólo una área puede llevar a errores de importante magnitud. Tercero. Para subsanar este riesgo lo mas conveniente es seleccionar, dentro del tramo A y B, mínimo tres lugares en los que se establezcan sendos perfiles del área de sección (Figura 5),

se calculen las áreas en cada lugar y a los valores consolidados de las áreas se aplique la metodología de la media verdadera, de manera que se obtenga una área promedio, una máxima y otra mínima e involucrarlas en los cálculos del caudal. Entre mayor sea el número de sitios, en los que se identifiquen la forma y valor del área de la sección transversal, mas aproximados a la realidad serán los cálculos realizados y menor la distancia entre los valores mínimo, promedio y máximo.

Para calcular las áreas de la sección transversal se recomienda trasladar los perfiles a papel milimetrado (Figura 6) y, sobre el, realizar los cálculos de cada una de las áreas seleccionadas. Esta operación es relativamente sencilla, en razón que el contorno del perfil, por regla general, se deja descomponer en figuras geométricas comunes: triángulos y paralelogramos. La suma de las áreas de estas figuras conforma el área total de la sección transversal.

Figura 6. Perfil de una de las áreas de la sección transversal del río dentro del tramo seleccionado. Por lo general es conveniente tener un perfil del área de sección de la parte alta del tramo, otro de la intermedia y otro de la parte inferior (Figura 7). En conclusión, son amplias las posibilidades de procesar los datos de la velocidad de flujo de la corriente del río, del área de la sección transversal y del caudal por medio de la media verdadera con las ventajas que este tipo de tratamiento brinda posteriormente.

.

v L

Area sección Parte Alta

Area sección Intermedia Area sección Inferior v

Figura 7. Diferentes perfiles de las áreas de la sección transversal del río dentro del tramo seleccionado. III. LA CARGA DE CONTAMINANTES DE UNA FUENTE HÍDRI CA.

El reconocimiento de la carga de contaminantes siempre es una actividad de vital importancia, en razón que éstas (las cargas de contaminantes) son el testimonio del estado en el que se encuentra la fuente, en estado de conservación o por, el contrario, sometida a un considerable deterioro que imposibilita o encarece su posible aprovechamiento. De otro lado, las cargas de contaminantes son el valor numérico que permite diseñar los procesos de tratamiento, bien sea para recuperar las aguas o para establecer los criterios de su conservación o uso. En resumen, la determinación cuantitativa de las cargas de contaminantes de una fuente hídrica es una tarea importante, por tanto hay que emprenderla con base en conocimientos sólidos y destrezas suficientes, de manera que los resultados sean los adecuados.

1. El cálculo de la carga contaminante. Para proceder al cálculo de la carga, L, de un contaminante determinado en una fuente hídrica se utiliza la siguiente ecuación 6: L = Q x C; (Ecuación 6 ).

Donde: Q – Caudal del río o fuente hídrica, en m3/s ; l/s. C – Concentración del contaminante, en mg/l ó g/m3. En concordancia, la carga contaminante es la cantidad de masa (gramos; kilogramos; toneladas, etc.) del contaminante que fluye en unidad de tiempo (segundo; minuto; hora; día, etc.) por las aguas de la fuente hídrica. Con base en la ecuación 6 se evidencia la relación directa de la carga contaminante con el caudal. Por tanto la importancia de conocer este valor, con nivel requerido de precisión, por medio del aforo o medición, tema al que se dedicaron los dos capítulos anteriores de la presente guía. En el presente capítulo, se hará referencia al tema de la concentración de los contaminantes presentes en una fuente de agua. Se debe partir del hecho que en toda fuente hídrica se encuentra, en mayor proporción una amplia gama de sustancias que pueden jugar el papel de contaminantes ya sean naturales o artificiales. Estos, al encontrarse por debajo de ciertos niveles, por lo general, no representan amenaza para los seres vivos presentes en la fuente, sin embargo, estos mismos compuestos o especies, en mayor proporción, suelen generar procesos indeseados o frenar aquellos que son necesarios para la conservación de la fuente. Es espectro de sustancias, es, suficientemente, grande. La decisión sobre el tipo de especies, químicas y biológicas, que haya que identificar en una u otra fuente hídrica, se toma en función de la esencia y finalidad mismas de la decisión que haya que tomar y de las características propias de la fuente. Dentro del proceso de caracterización del agua se destacan tres momentos: la toma de muestras, la conservación y el análisis propiamente dicho.

2. La toma de muestras La toma de muestras, que pareciera una operación de sencilla realización, es por el contrario una operación a la que hay que prestar el cuidado necesario, so pena de invalidar los resultados.

Se debe ser consciente que tomar una muestra que refleje, plenamente, la calidad del agua en estudio, es una tarea, prácticamente, imposible. En razón que las fuentes están en constante movimiento, reciben aportes contaminantes de otras fuentes, de la escorrentía superficial y subterránea y, además, los componentes interactúan entre sí, modificando la composición del líquido.

De todas maneras, se distinguen dos tipos de muestras: la muestra puntual o sencilla y la muestra compuesta .

2.1 La muestra puntual o sencilla . Esta muestra se obtiene al

llenar, de manera inmediata, la totalidad de la capacidad del recipiente destinado a la recolección de la muestra, procurando que no se formen burbujas, ni que el agua golpee en las paredes o en el fondo. Esta muestra se recomienda para el análisis de fuentes naturales de relativa baja contaminación.

2.2 La muestra compuesta. Esta muestra se obtiene al llenar la

totalidad de la capacidad del recipiente por alícuotas, a lo largo de una jornada. Esta muestra se recomienda para fuentes u objetos de levada contaminación.

3. La conservación de las muestras.

Como ya lo anotamos, la muestra puede sufrir fuertes alteraciones en el recipiente, mientras se traslada al laboratorio para los análisis respectivos. Por tanto, es necesario aplicarle ciertas técnicas de rigor que minimicen los riesgos y lograr que los valores de las características obtenidas guarden próxima correlación con los reales.

Lo mas común, es refrigerar la muestra, cuando el tiempo de traslado de la muestra, del sitio de muestreo al laboratorio, es prolongado. Esta práctica siempre es útil. La refrigeración inhibe un considerable número de procesos, sin embargo no es suficiente. En algunos casos la adición de reactivos químicos permite conservar la muestra por un espacio determinado en el tiempo, pero en otros, la única alternativa posible es la realización del análisis “in situ”, en el terreno. En la práctica del análisis físico-químico se proponen diversas técnicas de conservación de la muestra. Una relación de las más importantes y comunes se exponen en la Tabla 8. Tabla 8. Técnicas y tiempo máximo de conservación para diferentes tipos de análisis. Tomado de Manual Técnico del Agua. Cuarta Edición Degremont. Bil bao, España.

Tipo de análisis

Técnica Tiempo máximo

de conservación

Acidez -alcalinidad

Refrigeración a 4ºC

24 Horas

DBO Refrigeración a 4ºC 6 Horas Calcio Ninguna recomendación 24 Horas DQO 2 ml/l H2SO4, d=1,84 7 Días Cloruros Ninguna recomendación 7 Días Color Refrigeración a 4ºC 24 Horas Cianuros NaOH hasta pH=10 24 Horas Oxígeno Disuelto Determinar “in situ”. Fluoruro Ninguna recomendación 7 días. Dureza Ninguna recomendación 24 Horas Metales Totales 5 ml. HNO3, d=1,33 Varias Semanas Metales disueltos Filtrar y añadir 3 ml/l HNO3, d= 1,33. Varias Semanas Nitrógeno amoniacal 40 ml/l HgCl2 o refrigeración a 4ºC. 7 días Nitrógeno Total Kjeldalhl Idem Nitrógeno Nitrato Nitrógeno Nitrito Idem Aceites y grasas 2 ml/l H2SO4 o refrigeració a 4ºC. 24 Horas Carbono Orgánico 2 ml/l H2SO4, pH = 2 7 Días.

4. Los diferentes tipos de análisis, el caudal y la ca rga contaminante.

La diversidad de análisis corresponde a la diversidad de los contaminantes, naturales o sintéticos, presentes en el agua. La caracterización o conjunto de análisis, permite identificar uno u otro

contaminante, proyectar el uso posterior de la fuente, recuperarla o conservarla.

En la Tabla 7 se presenta un ejemplo de caracterización físico-química, la del río Acaciítas del municipio de Acacías, en el departamento del Meta, Colombia, realizada en Febrero del año 2003.

Tabla. 9 RIO ACACIITAS. CARATERIZACION FISICO-QUI MICA. SITIO 1 CARACTERISTICA Serie de Valor por Valor Desviación Error Valor Máximo Valor mínimo

muestreo serie Promedio estándar estándar

1 6,5

pH 2 6,4 6,4 0,1 0,1 6,5 6,3

3 6,3

1 45,0

SOLIDOS TOTALES 2 50,0 48,3 2,9 3,9 52,3 44,4

3 50,0

1 5,6

SOLIDOS SUSPEND. 2 6,0 5,9 0,2 0,3 6,2 5,6

3 6,0

1 6,0

OXIGENO DISUELTO 2 5,6 5,6 0,4 0,5 6,1 5,2

3 5,3

1 60,0

DQO 2 60,0 53,3 11,5 15,7 69,0 37,6

3 40,0

1 15,0

DBO 2 15,0 13,3 2,9 3,9 17,3 9,4

3 10,0

1 0,12

Calcio 2 0,24 0,19 0,06 0,08 0,27 0,10

3 0,20

1 0,10

Magnesio 2 0,12 0,11 0,01 0,02 0,13 0,10

3 0,12

Tabla. 9 Continuación

1 0,31

Fosfatos 2 np 0,3 0,3 0,3

3 np

CARACTERISTICA Serie de Valor por Valor Desviación Error Valor Máximo Valor mínimo

muestreo serie Promedio estándar estándar

1 1,50

Nitratos 2 1,50 1,5 0,1 0,1 1,5 1,4

3 1,40

1 0,009

Nitritos 2 0,010 0,009 0,002 0,002 0,011 0,007

3 0,007

1 21,0

Temperatura 2 21,0 21,0 0,0 0,0 21,0 21,0

3 21,0

1 35,0

Grasas 2 40,0 46,7 16,1 21,8 68,5 24,8

3 65,0

1 ND

Sòlidos sedimentables 2 ND

3 ND

ND - no detectable

Al analizar el contenido de de la Tabla 9 nos encontramos con lo siguiente:

• Se realizaron tres series de muestreo, por esta razón, se obtuvo tres valores diferentes de cada característica.

• El hecho anterior permitió procesar los datos por medio de la Media Verdadera.

• En consecuencia para cada característica se obtuvo tres valores: el valor promedio, el máximo y el mínimo.

Puesto que en el estudio, además, se determinó el caudal (Tabla 10)

del río Acaciitas, aguas arriba y agua abajo del perímetro urbano de la ciudad de Acacías, fue posible calcular las cargas contaminantes cada una de las características analizadas (Tabla 11 Y 12).

Tabla. 10. CAUDAL RIO ACACIITAS Cuenca Baja

Caudal, m3/s Máximo Mínimo Promedio 1,535 1,21 1,365 Cuenca Alta

Caudal, m3/s Máximo Mínimo Promedio 1,089 0,842 0,959

TABLA 11. CARGAS CONTAMINANTES RIO ACACIITAS, CUENC A BAJA

Contaminante Valor,g/m3 Carga, kg/dìa, valor Máximo Mínimo Promedio Máxima Mínima Promedio

Sólidos Total . 98,7 78,0 88,3 13090,0 8154,4 10413,7 Sólidos Suspend. 12,9 9,8 11,3 1710,8 1024,5 1332,7

DQO 318,0 255,3 286,7 42174,4 33858,9 38023,3 DBO 97,0 76,4 86,7 12864,5 10132,5 11498,5

Calcio 0,2 26,5 Nitratos 3,5 2,9 3,2 464,2 384,6 424,4 Nitritos 0,45 0,4 0,4 59,7 49,1 54,4 Grasas 211,6 101,8 156,7 28063,2 13501,1 20782,2 Nitratos 0,1 16,1 386,4 14,8 2132,4 51245,9

Oxigeno disuelto 5,3 3,1 4,2 702,9 411,1 557,0 Fosfatos 0,6 79,6

Tensoactivos 0,60 0,40 0,37 79,6 53,0 49,1

TABLA 12. CARGAS CONTAMINANTES RIO ACACIITAS, CUENCA ALTA

Contaminante Valor,g/m3 Carga, kg/dìa, valor

Maximo Mínimo Promedio Máxima Mínima Promedio

Sólidos Total . 59,5 43,8 51,7 5598,3 3186,4 4283,7

Sólidos Suspen. 7,2 4,8 6,0 677,4 349,2 497,1 DQO 64,5 48,8 56,7 6068,8 4591,6 5334,9 DBO 19,5 13,2 16,3 1834,7 1242,0 1533,7

Calcio 0,1 11,3 Magnesio 0,10 9,4 Nitratos 2,4 0,7 1,6 225,8 65,9 150,5 Nitritos 0,015 0,007 0,0 1,4 0,7 1,0 Grasas 75,8 20,9 48,3 7132,0 1966,5 4544,5

Oxigeno disuelto 6,7 5,4 6,0 630,4 508,1 564,5 Fosfatos 0,6 56,5

Con base en los datos de la Tablas 11 y 12 se puede apreciar los niveles a los que llega la contaminación del rio Acaciitas a su paso por la zona urbana del municipio de Acacías.