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EVALUACIÓN DE PARAMETROS FISICOQUÍMICOS EN AGUA LLUVIA DE
ESCORRENTIA EN TRES PUNTOS CON TIPOS DE SUELO INDUSTRIAL,
RESIDENCIAL Y VEHICULAR EN BOGOTÁ CON PROYECCIÓN A SISTEMAS
URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE
Juan David Gerena Barreto
Mónica Viviana Mora Gómez
Estudiantes
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS DE AQUINO
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
TRABAJO DE GRADO
BOGOTA D.C.
2017
2
EVALUACIÓN DE PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS EN AGUA LLUVIA DE
ESCORRENTÍA EN TRES PUNTOS CON TIPOS DE SUELO INDUSTRIAL,
RESIDENCIAL Y VEHICULAR EN BOGOTÁ CON PROYECCIÓN A SISTEMAS
URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE
Juan David Gerena Barreto
Mónica Viviana Mora Gómez
Estudiantes
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniería Ambiental
Director
Carlos Andrés Peña Guzmán Doc. en Agua y Desarrollo sostenible
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS DE AQUINO
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
TRABAJO DE GRADO
BOGOTA D.C.
2017
3
AGRADECIMIENTOS
En primera instancia a nuestro director de tesis el Ingeniero Carlos Andrés Peña
Guzmán, por servir de guía en este proceso, por su dedicación, asesoría,
conocimientos, apoyo y motivación durante la ejecución de este proyecto.
Al Biólogo Alan González Ávila por su apoyo y orientación en los análisis realizados
en el laboratorio.
Al docente de estadística Orlando Moscote de la universidad Santo Tomas, por la
orientación en los análisis estadísticos.
Por último, agradecemos a nuestras familias y amigos por ser ese apoyo incondicional
y compañía durante todo este tiempo porque sin ellos esto no sería posible
4
TABLA DE CONTENIDO
1. RESUMEN............................................................................................................. 7
3. INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 8
4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................... 9
5. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................. 10
6. OBJETIVOS ........................................................................................................ 11
6.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................. 11
6.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................ 11
7. MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 12
7.1. CICLO HIDROLÓGICO ................................................................................ 12
7.2. CICLO HIDROLÓGICO URBANO ............................................................... 14
7.3. PRIMER LAVADO ........................................................................................ 15
7.4. SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE - SUDS .................... 18
8. METODOLOGÍA.................................................................................................. 22
8.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN .......................................................................... 22
8.2. MARCO GEOGRAFICO ............................................................................... 22
8.3. INSTRUMENTACIÓN ................................................................................... 27
8.5. PARAMETROS A MEDIR ............................................................................ 30
9. DESARROLLO CENTRAL .................................................................................. 31
9.1. ANALISIS Y RESULTADOS: ....................................................................... 31
9.2. ANÁLISIS ESTADISTICO DE DATOS ......................................................... 48
9.2.2. Comparaciones Múltiples ....................................................................... 51
9.2.2.1. Uso de Parqueadero: ........................................................................... 53
9.2.2.2. Uso Residencial: .................................................................................. 54
9.2.2.3. Uso Industrial: ..................................................................................... 55
9.3. SOLUCIONES SUDS PARA CADA USO DE SUELO ESTUDIADO............ 57
10. IMPACTO SOCIAL .......................................................................................... 65
11. CONCLUSIONES ............................................................................................ 66
12. RECOMENDACIONES .................................................................................... 67
Bibliografía .................................................................................................................. 69
5
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Ciclo Hidrológico .................................................................................... 13
Ilustración 2. Cubiertas Vegetales............................................................................... 19
Ilustración 3. Superficie Permeable............................................................................. 19
Ilustración 4. Franjas Filtrantes ................................................................................... 19
Ilustración 5. Pozos y Zanja de infiltración .................................................................. 19
Ilustración 6. Drenes Filtrantes ................................................................................... 20
Ilustración 7. Cunetas Verdes ..................................................................................... 20
Ilustración 8. Depósitos de Infiltración ......................................................................... 20
Ilustración 9.Depósitos de Detención en Superficie .................................................... 20
Ilustración 10. Estanques de Retención ...................................................................... 21
Ilustración 11. Humedales Artificiales ......................................................................... 21
Ilustración 12. Pondaje húmedo vegetado .................................................................. 21
Ilustración 18. Simulador de Lluvia ............................................................................. 27
LISTA DE GRAFICOS
Gráfico 1. Efecto del primer lavado en función de las concentraciones de PT y SS .... 16
Gráfico 2. Comparación de pH en los diferentes usos de suelo .................................. 32
Gráfico 3. Comparación de la Concentración de OD en los diferentes usos de suelo 34
Gráfico 4. Comparación de conductividad en los diferentes usos de suelo ................. 35
Gráfico 5.Comparación de Turbiedad en los diferentes usos de suelo ........................ 36
Gráfico 6. Resultados de Alcalinidad en los diferentes usos de suelo ......................... 37
Gráfico 7. Resultados de Acidez en los diferentes usos de suelo ............................... 38
Gráfico 8. Resultados de Nitritos en los diferentes usos de suelo ............................... 39
Gráfico 9. Resultados de Nitratos en los diferentes usos de suelo .............................. 40
Gráfico 10. Resultados de Dureza Total en los diferentes usos de suelo .................... 41
Gráfico 11. Resultados de Dureza Carbonacea en los diferentes usos de suelo ........ 42
Gráfico 12.Resultados de Sólidos Totales en los diferentes usos de suelo ................. 44
Gráfico 13. Resultados de Sólidos Volátiles Totales en los diferentes usos de suelo.. 45
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Estadísticos básicos de contaminación de agua de escorrentía EMCs y EPLs
en eventos de tormentas ............................................... ¡Error! Marcador no definido.
Tabla 2. Resultados ANOVA....................................................................................... 48
Tabla 3. Matriz de correlación uso de suelo vehicular ................................................. 53
6
Tabla 4. Matriz de correlación del uso de suelo Residencial ....................................... 54
Tabla 5. Matriz de correlación del uso de suelo Industrial ........................................... 55
Tabla 6.Matriz entrada doble características de SUDS ............................................... 58
7
1. RESUMEN
Las aguas lluvias presentan cargas de contaminantes, las cuales se encuentran
influencias por el uso del suelo, por lo tanto se desarrolló la presente investigación.
Para ello se seleccionaron tres puntos con diferentes usos de suelo en la ciudad de
Bogotá: residencial, industrial y tráfico vehicular. Las muestras en cada punto se
tomaban cada semana con el fin de que se presentara una acumulación de
contaminantes, estas muestras se llevaron al laboratorio donde se midieron
parámetros fisicoquímicos y los resultados se analizaron estadísticamente para
encontrar la relación entre las variables a partir de un análisis de varianza,
comparaciones múltiples y análisis de componentes principales. Finalmente se
analizaron los diferentes sistemas urbanos de drenaje sostenible, donde se
identificaron sus características principales y se evaluó a qué tipo de suelo se podía
implementar de tal manera que se ajustara a las necesidades de cada punto, además
se desarrolló el diseño de uno de estos sistemas para los tres puntos. Esta
investigación logró demostrar la influencia que tiene el uso del suelo y las actividades
allí desarrolladas, donde se presentaron algunas similitudes entre usos del suelo y
algunas diferencias más marcadas.
Palabras Claves: Escorrentía, agua lluvia, uso del suelo, Sistemas Urbanos de
Drenajes Sostenibles y primer lavado.
2. ABSTRACT
The effect of first flush, the superficial runoff of water and the drag of pollutants
regarding the land use are some of the phenomena that cause a greater load of
pollutants in the waste water when there are precipitation events in the cities mainly;
the present document seeks to determine if there is a significant contribution by the
rainwater to the sewage system. For this purpose, three different land uses were
selected in the city of Bogotá: residential, industrial and high vehicular traffic, following
four samples were taken for each selected land use during the months of february,
march and april, the samples on each spot were taken every week in order to claim an
accumulation of pollutants. These samples were carried to the laboratory to measure
physicochemical parameters, where the results were analyzed statistically to find the
relationship between the variables using an analysis of variance (ANOVA) and principal
components analysis (PCA). Finally, the different sustainable drainage systems
(SUDS) were analyzed, where their main characteristics were identified and they were
8
evaluated to find out in what land use could be implemented in such a way as to fit the
depollution needs of each one. This research was able to demonstrate the influence of
land use and activities developed, where similarities were found in some cases and
differences in other between land uses.
Key Words: runoff, land use, pollution, sustainable drainage systems and first flush.
3. INTRODUCCIÓN
La contaminación de las aguas lluvias de escorrentía son uno de los problemas
ambientales más importantes en las áreas urbanas ya que esta aporta diferentes
materiales contaminantes donde por acción de las gotas desprende materiales
acumulados sobre la superficie.
Por tal motivo, la presente investigación se enfoca en analizar la variación de algunos
parámetros fisicoquímicos de las aguas lluvia de escorrentía en diferentes puntos de la
ciudad de Bogotá, donde a partir de los resultados se proponen alternativas de drenaje
de estas aguas, las cuales se diseñan partiendo de las características obtenidas en
cada lugar y las diferencias entre concentraciones de los parámetros que se presentan
en las zonas de estudio.
Se sabe que los contaminantes encontrados en las superficies impermeables afectan
la calidad del agua, por lo tanto es importante conocer las fuentes de origen de los
contaminantes, un claro ejemplo de esto son las autopistas y carreteras ya que son
una de las principales fuentes de contaminación en las áreas urbanas [1], el presente
estudio permitió realizar un contraste de tres diferentes usos de suelo encontrados en
la ciudad de Bogotá, donde se pudo ver una relación entre la calidad del agua y el uso
de suelo.
Para evaluar dicha hipótesis se desarrolló un experimento donde se recolectaron
muestras de agua proveniente de un simulador de lluvia durante seis meses en tres
zonas de estudio diferentes cada una con un uso del suelo determinado, después se
analizaron las muestras en laboratorio para algunos parámetros físicos-químicos del
agua y posteriormente con estos resultados se efectuó un análisis estadístico para
verificar si existe algún tipo de relación entre uso del suelo-parámetros y parámetros-
parámetros, encontrando que en el uso de suelo industrial si existe una fuerte relación
9
entre el uso del suelo y los aportes de contaminación proveniente del agua lluvia de
escorrentía.
4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El desarrollo de las sociedades y el crecimiento poblacional asociado a este siempre
trae como consecuencia un aumento en la extensión en el suelo destinado a distintos
usos; para ello es necesario invadir zonas vulnerables que pueden ser claves para la
conservación de un ecosistema. La urbanización de estas zonas trae consigo muchos
problemas como lo son: mayor dificultad en la percolación del agua a través del suelo,
mayor riesgo a que en temporada de lluvias se presenten crecientes repentinas por
concentración de caudales de escorrentía, variación de la calidad de las aguas
pluviales donde se introducen contaminantes físicos, químicos y biológicos provocados
por las diferentes actividades antropogénicas desarrolladas en las zonas urbanas,
incremento en los procesos erosivos y en el lavado de los suelos, cambios en las
características del hidrograma de escorrentía superficial, disminución de la capacidad
de retención hídrica por remoción de la cobertura vegetal, afectación a los sistemas
acuíferos presentes en la zona, cambios en los parámetros fisicoquímicos de los
cuerpos receptores finales de las aguas lluvias, entre otros [1].
En la ciudad de Bogotá existen diferentes usos del suelo y muchas veces estos, por
ordenamiento inadecuado del territorio, mala toma de decisiones basadas en los
pocos conocimientos que se tienen respecto al tema u otras razones, se combinan
creando zonas con usos combinados que generan grandes cantidades de
contaminación a sus alrededores. Tanto en el sector industrial como en el comercial,
se sabe que diferentes usos del suelo en una zona repercuten en el impacto producido
sobre esta teniendo en cuenta la naturaleza de las diferentes actividades que se
desarrollen allí [2]. El impacto de los contaminantes asociados a la escorrentía de
aguas pluviales puede ser significativamente mayor que el efluente de aguas
residuales domésticas secundarias [3].
Uno de los componentes ambientales que se ve afectado en gran parte por el
desarrollo de actividades de diferente índole es el agua ya que su capacidad de
amortiguar cargas contaminantes hace que comúnmente se vea como un medio
receptivo de contaminación, sin embargo y gracias a las modificaciones que se
10
realizan en el paisaje natural para extender las zonas de urbanización, un mismo
generador puede causar aportes de contaminantes sobre el agua de forma indirecta e
independientes de aquellos depositados inicialmente sobre un cuerpo hídrico; los
contaminantes presentes en las emisiones producidas por industrias u otras fuentes de
contaminación no siempre se mantienen en el componente aire ya que la influencia de
factores meteorológicos ayuda a la dispersión de estos mismos hacia otros
componentes, como el agua o el suelo, aumentando aún más el impacto inicial
generado. [4]
La presencia de contaminantes en el agua no depende solamente de la carga
contaminante inicial que haya sido depositada sobre un cuerpo hídrico, sino que
también la influencia de factores meteorológicos, como la lluvia, contribuyen al arrastre
de contaminantes desde otros componentes, como el aire o el suelo, hacia los cuerpos
hídricos, lo que conlleva finalmente a un mayor impacto sobre el ambiente. [5]
Es así como se identifica un problema clave: la urbanización del terreno se lleva a cabo
mediante actividades como la impermeabilización del suelo, la desestabilización de
pendientes naturales, la remoción de la cobertura vegetal, la excavación y explotación
de estratos del subsuelo, la alteración antrópica por obras, edificaciones y demás;
dichas actividades resultan en cambios en el ciclo hidrológico puesto que se modifican
las condiciones naturales del terreno y repercuten en diferentes impactos incluyendo la
fragmentación de los hábitats y variaciones en la calidad y cantidad de volúmenes de
escorrentía asociados a los cambios en la impermeabilización del suelo [6]
5. JUSTIFICACIÓN
La presente investigación se desarrolló para la identificación de los aportes de
contaminantes sobre diferentes zonas con distintos usos del suelo a través de las
aguas lluvias mediante arrastre de los mismos, pues estos podrían tener
repercusiones directas a ecosistemas y causar afectaciones al recurso hídrico. La
importancia de esta investigación radica en que actualmente no se tiene en cuenta las
aguas lluvias como un aporte significativo de contaminantes a cuerpos hídricos, por lo
tanto este documento permitirá realizar un análisis del grado de contaminación
aportado dependiendo del tipo de suelo y de esta manera se podrán determinar los
factores que inciden en dicha contaminación, puesto que esta es una gran
11
problemática referente a la contaminación por escorrentía urbana y su vertido directo
al medio, razón por la cual merece una atención como si fuese agua residual. [7]
Los avances que se desarrollaron con este trabajo pueden servir para formular
soluciones de manera concreta sobre las zonas que están presentando mayor
contaminación; al tener los resultados de las concentraciones de contaminantes en los
diferentes puntos es posible llegar a proponer estrategias de gestión de aguas lluvias
urbanas, puesto que esta problemática se encuentra ligada a el tipo de suelo y los
sistemas de drenaje, los cuales son convencionales y presentan diferentes impactos y
que conllevan finalmente a efectos negativos como lo es la variación del flujo, que se
ve reflejado en cambios en el ciclo hidrológico y una contaminación difusa de zonas
amplias y de difícil acotación. De tal forma, el presente trabajo permitió el análisis para
la implementación de diferentes sistemas urbanos de drenaje sostenible y así
determinar cuál se acomoda mejor a las diferentes zonas de estudio con el fin de
minimizar los impactos por estas aguas y de esta manera bajar las concentraciones de
los contaminantes.
6. OBJETIVOS
6.1. OBJETIVO GENERAL
Establecer la relación entre la calidad del agua de escorrentía y diferentes usos del
suelo mediante muestreo, análisis de laboratorio y análisis estadístico, para proponer
sistemas urbanos de drenaje como medida de mitigación en la ciudad de Bogotá.
6.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
➢ Identificar posibles estrategias de SUDS1 para el control de contaminación de
agua pluvial a partir de las características identificadas en cada lugar.
➢ Evaluar los aportes fisicoquímicos en agua de escorrentía en tres puntos de
muestreo con diferentes características.
➢ Proponer el diseño preliminar de la tecnología apropiada según las condiciones
de cada zona de estudio.
1 Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible
12
7. MARCO TEÓRICO
7.1. CICLO HIDROLÓGICO
Es bien sabido que el agua es un elemento dinámico y cambiante que interactúa de
múltiples formas con prácticamente cualquier componente de la naturaleza; su
comportamiento variante hace posible su distribución en el entorno en general y dichas
interacciones logran llevarse a cabo debido a las transiciones que sufre el agua por su
paso a través del ambiente, esto es conocido como Ciclo Hidrológico o Ciclo del Agua.
[8]
Como su nombre lo indica, se denomina ciclo porque es un sistema en el que se
relacionan diferentes etapas sin un principio, ni un final determinado, es decir, no se
aprecian fronteras delimitadas entre etapas, ni en el sistema en la totalidad de su
escala. Este sistema es de una escala global y, por ende, puede hablarse de tres
subsistemas: el atmosférico, el hidrológico superficial y el hidrológico subterráneo. [8]
En el subsistema atmosférico la principal entrada a considerar es la evaporación y su
principal salida es la precipitación, en el subsistema hidrológico superficial la
precipitación se considera como una entrada y su salida sería la infiltración y para el
subsistema subterráneo la entrada proviene básicamente de la infiltración mientras
que su salida podría verse en el escurrimiento hacia los océanos. Aunque se
mencionaron anteriormente algunos de los procesos que ocurren en los subsistemas,
cabe resaltar que dentro de ellos las interacciones que sufre el agua son muchas
maximizando las relaciones y las transiciones que suceden en el sistema. [8]
13
Ilustración 1. Ciclo Hidrológico
Fuente: [9]
Los principales procesos que conforman el ciclo hidrológico son:
➢ Evaporación: es el proceso mediante el cual el agua líquida, por aumento de la
temperatura o disminución de la presión, se transforma a una fase gaseosa.
➢ Evapotranspiración: en este proceso, las plantas eliminan el excedente de
agua que reste después de haber realizado sus procesos metabólicos en forma
de vapor de agua liberándolo hacia la atmósfera.
➢ Precipitación: proceso por el cual el vapor de agua acumulado en las nubes,
se condensa y desciende hacia el suelo, ya sea en estado sólido o líquido.
➢ Escurrimiento superficial: el agua que se encuentra en la superficie terrestre
tiende a desplazarse desde zonas de elevación alta a zonas bajas influenciada
por elementos como el nivel de inclinación del terreno o las características del
suelo.
➢ Infiltración: si las características del suelo lo permitan, el agua es capaz de
percolar a través del subsuelo y llegar a estratos inferiores.
➢ Flujo subterráneo: dependiendo del tipo del material que conforman los
estratos del subsuelo, el agua es capaz de crear un flujo a través de estos
estratos por debajo de la superficie.
14
A pesar de que el ciclo hidrológico no tiene un comienzo como tal, se suele indicar que
parte de los océanos puesto que allí es donde se encuentran los mayores depósitos
de agua; así, el agua se evapora por un aumento en la temperatura de los mares y
asciende hacia la atmósfera en forma de vapor de agua. Una vez se ha alcanzado una
masa considerable de vapor de agua, ocurre un fenómeno de precipitación en el que
las masas de agua descienden hacia la tierra y sobre los mismos mares. Dependiendo
de las condiciones del suelo y en la cantidad de agua que se haya depositado sobre la
superficie, el agua puede desplazarse superficialmente creando ríos y lagos o
infiltrarse a estratos subterráneos conformando acuíferos. Finalmente el agua sigue
escurriendo sobre la superficie o por debajo de ella hasta que logra regresar a los
océanos y el ciclo continúa. [8]
7.2. CICLO HIDROLÓGICO URBANO
Un error que se comete comúnmente al momento de tratar de describir el
comportamiento del agua a través del entorno es excluir la influencia del ser humano
en estos procesos y omitir el actual uso que las grandes sociedades realizan del
recurso sabiendo que las cantidades de agua que se requieren para el abastecimiento
de las poblaciones son de enormes magnitudes. De esta forma, se denomina ciclo
hidrológico urbano a las relaciones, interacciones y cambios que sufre el agua en su
paso por las ciudades al ser objeto de uso de las comunidades. [10]
En primer lugar, ya no es posible hablar de un solo tipo de agua puesto que ahora el
agua presenta distintos parámetros de calidad asociados a los diferentes destinos que
tiene el recurso según su aprovechamiento. Por lo tanto es válido hablar de los
siguientes tipos de agua:
➢ Aguas domésticas: se refiere al agua destinada para suplir las necesidades
básicas de los hogares, es decir, para consumo, alimentación, saneamiento.
➢ Aguas industriales: aquellas aguas que se requieren para el funcionamiento
de maquinaria o para la producción de bienes u otros usos industriales.
➢ Aguas de espacios públicos urbanos: son aguas que se utilizan para la
recreación de las comunidades, para ornamentación y para riego de zonas
verdes.
➢ Agua de riego agrícola: agua destinada al suplemento y riego de cultivos y
sembrados para la producción de alimentos.
15
Una vez se reconocen los diferentes tipos de aguas que se cuentan, se debe hablar
sobre los procesos del ciclo. El cambio más notorio en comparación con el ciclo
hidrológico natural es la inhibición de la capacidad de infiltración del suelo con
respecto al agua por la construcción de pavimentos y concretos. Es por tanto que las
aguas lluvias y las aguas residuales se evacuan mediante escurrimiento por medio de
redes de canales y tuberías distribuidas de forma local y regional para la recolección
total de las aguas.
La influencia del ser humano sobre el ciclo se refiere también a los procesos de
urbanización del terreno que se lleva a cabo mediante actividades como la
impermeabilización del suelo, la desestabilización de pendientes naturales, la
remoción de la cobertura vegetal, la excavación y explotación de estratos del
subsuelo, la alteración antrópica por obras y edificaciones y demás; dichas actividades
resultan en cambios sobre el ciclo hidrológico puesto que se modifican las condiciones
naturales del terreno y repercuten en diferentes impactos incluyendo la fragmentación
de los hábitats y variaciones en la calidad y cantidad de volúmenes de escorrentía
asociados a los cambios en la impermeabilización del suelo. [6]
7.3. PRIMER LAVADO
El primer lavado se le denomina a las precipitaciones iniciales de la lluvia, las cuales
arrastran concentraciones de contaminantes hacia un cuerpo receptor [11], donde se
presentan cambios en la calidad del agua que es arrastrada después de la lluvia de
inicio de temporada. A lo largo de la época seca se van acumulando en el suelo
diferentes partículas, ya sea polvo, materia orgánica, metales pesados, material
biológico, entre otros los cuales a inicios de la temporada de lluvia son arrastrados y
lavados [12]. Este fenómeno se presenta por algunos minutos iniciando la lluvia, y
posteriormente estas concentraciones disminuyen a lo largo de la precipitación. La
escorrentía es uno de los principales factores de degradación de la calidad del agua
de los cuerpos receptores en especial los que son denominados primer lavado, puesto
que presentan picos de concentraciones de contaminantes al inicio de los eventos
lluviosos [13]. Las concentraciones del primer lavado dependen de diferentes
parámetros, como el área de precipitación, intensidad de la lluvia, porcentaje de
impermeabilidad y duración del periodo seco. [14]
16
Gráfico 1. Efecto del primer lavado en función de las concentraciones de PT y SS
Fuente. [15]
En el grafico 1 se puede ver el comportamiento del primer lavado en cuanto al caudal y
la variación de los contaminantes. Se puede ver que en los primeros momentos donde
el caudal es mayor se presenta un pico de concentraciones de diferentes
contaminantes, de esta manera se puede representar el fenómeno del primer lavado.
El incremento de la urbanización genera un aumento de los caudales de escorrentía,
por lo que las descargas de agua lluvia urbana es un importante contribuyente a la
contaminación de muchos cuerpos receptores. Las condiciones climáticas, como lo es
la existencia de periodos secos o húmedos largos, es un gran determinante para la
emisión de contaminantes de descargas de aguas pluviales urbanas [16].
La intensidad de la lluvia, la energía cinética y las características de los contaminantes
juega un papel muy importante, puesto que depende de esta la cantidad de material
desprendido de la superficie, por lo tanto solo un porcentaje de las sustancias
acumuladas en la superficie son arrastradas por el agua lluvia en una temporada de
tormenta [17].
El término de primer lavado se puede definir de diferentes maneras, los investigadores
emplean curvas de la fracción acumulada de la masa total de contaminantes vs la
fracción de volumen total de escorrentía acumulativa para el evento, por tal motivo el
término puede variar dependiendo de la zona de estudio. El primer lavado se ha
17
estudiado bajo diferentes componentes influenciados por escorrentía de tormenta
urbanos, incluyendo el agua lluvia, la escorrentía de techo, la escorrentía superficial,
descarga de sistemas separados, descarga de sistemas combinados y el flujo de las
aguas receptoras. A causa de las diversas definiciones, las estrategias de muestreo y
los métodos de recolección empleados, es complejo comparar los resultados y por lo
tanto diferentes conclusiones derivadas de estudios del efecto de primer lavado de
escorrentía urbana. Algunos investigadores consideran que hay muchas evidencias
para apoyar la opinión de que la primera oleada se produce regularmente en muchos
sistemas combinados. Cabe resaltar que dependiendo de la zona de estudio puede o
no presentarse primer lavado, es por esto que este fenómeno es muy relativo y puede
presentarse en diferente intensidad [18].
Para llegar a un mayor conocimiento de los fenómenos y vulnerabilidad del agua lluvia
es bueno analizar la distribución de la carga contaminante vs el volumen del efluente
de agua pluvial. Donde la variación de las felicidades de masa de los contaminantes
durante el evento de tormenta en un sistema de alcantarillado se logra describir por
medio de do curvas: La hydrograpg Q (t) y la pollutograph C (t) para cada uno de los
contaminantes considerados en donde Q es el caudal (m3/s) y C es la concentración
(mg/L). La distribución de la masa de contaminantes vs el volumen de descarga de
agua lluvia se emplea para comparar las descargas de los contaminantes de varios
eventos de lluvia y de diferentes zonas de captación. Las características de las curvas
dependen del contaminante, del lugar del evento de lluvia y el funcionamiento global
del sistema de alcantarillado [19].
Uso del suelo en correlación con la calidad del agua:
Uno de los principales objetivos de los estudios de calidad de agua urbana, es
relacionar el uso del suelo con los aportes de cargas contaminantes, sin embargo no
se ha llegado a una conclusión específica, donde se afirme que este problema esté
relacionado con el uso del suelo, por lo que es difícil identificar relaciones causa-
efecto. Eso puede asociarse a la dependencia de los procesos físicos y el abandono
de los procesos químicos significativos en la descripción de diferentes fenómenos de
agua asociados. El entorno urbano se ve afectado por diferentes actividades
antropogénicas que introducen numerosos contaminantes al sistema de desagüe del
18
alcantarillado, sin embargo surgen grandes incertidumbres en el proceso de
generación y dispersión de contaminantes.
Las características y la composición química de los contaminantes de aguas lluvias
primarios se ven influenciados por la forma urbana. La planificación urbana es un
sistema de gestión clave para la protección de los entornos urbanos de agua. Lo que
infiere que adoptar medidas estructurales estandarizadas no es necesariamente
efectivo en la eliminación de contaminantes. La planificación de medidas estructurales
depende de contaminantes específicos y estrategias de gestión que se deben tener en
cuenta las cuales dependen de la precipitación, la escorrentía y las características
físicas de la zona [20].
7.4. SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE - SUDS
Con los términos actuales de sostenibilidad, se han venido desarrollando nuevos
sistemas de drenajes, con el fin de que sea amigable con el medio ambiente. El
principio de estos sistemas de drenajes es captar, filtrar, retener, transportar,
almacenar e infiltrar para que así permitan el transcurso natural del flujo y así disminuir
el arrastre de contaminantes y la eliminación natural de los mismos con el fin de
simular el ciclo hidrológico natural que se presentaba antes de la urbanización. [21]
La implementación de los SUDS va encaminada a la protección del medio ambiente
preservando el ciclo hidrológico natural. Los principales objetivos son:
➢ Conservar la calidad del agua de los cuerpos receptores de las aguas de
escorrentía urbana.
➢ Respetar el régimen hidrológico de las cuencas, minimizando volúmenes de
escorrentía, con la ayuda de elementos de retención y el aumento de zonas
impermeables.
➢ Minimizar el coste de la infraestructura de drenaje y así valorizando el entorno.
➢ Reutilización de las aguas pluviales y así proporciona una reducción de la
demanda de agua potable.
Para una buena gestión de los drenajes urbanos sostenibles se puede llevar a cabo
medidas estructural, las cuales consisten en la gestión de la escorrentía contaminada
19
mediante actuación que contenga algún grado de elementos constructivos o que
supongan la adopción de criterios urbanísticos. Las más utilizadas son:
Cubiertas Vegetales (Green-roofs): Son sistemas vegetales
con múltiples capas los cuales recubren el tejado y terrazas.
Cumplen la función de interceptar y retener las aguas
pluviales, reduciendo el volumen de escorrentía y de esta
manera minimizando el caudal pico del primer lavado.
Además tiene la capacidad de retener contaminantes y ayuda
a compensar el efecto isla de calos que se produce en las
ciudades [22].
Superficies permeables (Porous/Permeable Paving): Son
pavimentos que permiten el paso del agua a través,
ayudando a que esta se infiltre en el terreno o sea captada
en capas sub- superficiales para una posible reutilización o
evacuación [22]. Se implementa en lugares de tráfico
vehicular o paso peatonal, a partir de diferentes materiales:
césped o gravas, bloques impermeables con espacios
permeables y baldosas porosas [7].
Franjas Filtrantes (Filter Strips): Consiste en franjas de
suelo vegetado, ancho y con poca pendiente, ubicadas entre
una superficie dura y el medio receptor de la escorrentía.
Apto para la sedimentación de partículas y contaminantes
del agua [22].
Pozos y Zanjas de Infiltracion (Soakaways y Infiltration
Trenches): Pozos de baja profundidad (1-3 cm) rellenos de
material granular o sintetico, donde llega escorrentía de
superficies impermeables contiguas. Son estructuras de
infiltración capaces de absorber totalmente la escorrentía
para la cual fue diseñada.
Ilustración 2. Cubiertas Vegetales
Ilustración 3. Superficie Permeable
Ilustración 4. Franjas Filtrantes
Ilustración 5. Pozos y Zanja de infiltración
20
Drenes Filtrantes (Filter Drains): Son zanjas poco
profundas que contienen material filtrante, aptas para captar
y filtrar la escorrentía de superficies impermeables, con el
objetivo de transportar hacia aguas abajo [22]. Permitan un
almacenamiento temporal sin embargo deben usarse en
lugares donde la tabla de agua no sea muy alta. Estos
sistemas permiten la filtración del agua y un
almacenamiento subsuperficial. [7]
Cunetas Verdes (Swales): Consisten en canales
vegetalizados, donde se da el paso de la escorrentía de
zonas impermeables, donde permite la remoción de algunos
contaminantes y sólidos suspendidos [7]. Se deben generar
bajas velocidades para permitir la sedimentación de las
partículas y de esta manera permitir la eliminación eficaz,
además se puede permitir la infiltración a capas inferiores.
Depósitos de Infiltración (Infiltration Basins): Son
sistemas de drenaje del agua lluvia, construidos con
componentes altamente permeables, diseñados para
maximizar la remoción de contaminantes del agua pluvial.
Los contaminantes son tratados por medio de infiltración de
la escorrentía, la taza de remoción de solidos suspendidos
totales es del 82%. [22]
Depósitos de Detención en Superficie (Detention
Basins): Terrenos superficiales diseñados para almacenar
temporalmente volúmenes de escorrentía generados
aguas arriba. Favorecen la sedimentación [22].
Ilustración 6. Drenes Filtrantes
Ilustración 7. Cunetas Verdes
Ilustración 8. Depósitos de Infiltración
Ilustración 9.Depósitos de Detención en Superficie
21
Estanques de Retención (Retention Ponds): Son
lagunas artificiales con una lámina permanente de agua,
donde existe presencia de vegetación acuática, tanto
emergente como sumergida. Diseñadas especialmente
para garantizar periodos largos de retención de la
escorrentía, ayudando a la sedimentación y a la absorción
de nutrientes por parte de la vegetación presente. [22]
Humedales Artificiales (Wetlands): Similares a los
presentados anteriormente solo que a una menor
profundidad y con mayor densidad de vegetación
emergente, aportan un gran potencial ecológico, estético,
educacional y recreativo.
Pondaje húmedo vegetado: Consiste en la instalación de
un hábitat artificialmente en donde hay una lámina
permanente de agua. El agua del cuenco permanente se
mezcla con el agua de eventos anteriores de precipitación.
Ante lluvia, el cuenco se llena y el agua es lentamente
liberada por un periodo de 2 a 5 días. Debido a que las
aguas de primer lavado se mezclan con las ya presentes al
interior de la piscina permanente del SUDS, la
concentración de contaminantes en el agua de salida es
menor.
Ilustración 10. Estanques de Retención
Ilustración 11. Humedales Artificiales
Ilustración 12. Pondaje húmedo vegetado
22
8. METODOLOGÍA
8.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN
La investigación desarrollada en este documento no corresponde a un solo tipo en su
totalidad puesto que los procedimientos efectuados abarcaron diferentes campos, así
este estudio resulta ser: analítico, debido a que se realizó una comparación de
variables entre puntos y se propusieron sus posibles causas; de campo, en lo que se
refiere al desarrollo de muestreos en zonas reales de la ciudad de Bogotá;
correlacional, ya que el objetivo principal del estudio es encontrar una relación entre
uso del suelo-parámetros medidos; proyectiva, referente a que elabora una propuesta
para solucionar un problema que en este caso son las metodologías SUDS. Por otro
lado, la investigación es tanto cualitativa como cuantitativa puesto que si bien los
resultados encontrados están basados en datos numéricos, su relación e
interpretación responde a eventos descriptivos que ocurren las zonas de estudio [23].
8.2. MARCO GEOGRAFICO
Esta investigación se desarrolló en tres escenarios diferentes, los cuales presentaban
características particulares; esto con el fin de analizar la calidad del agua lluvia de
escorrentía asociada a las actividades que se llevaban a cabo en cada lugar y
observar la variación de los parámetros seleccionados en cada uno de los puntos.
El primer escenario hace referencia a una zona residencial la cual se ubica en la
carrera 48 # 174 en el barrio Nueva Zelandia perteneciente a la UPZ San José de
Bavaria dentro de la localidad de Suba; el punto de muestreo se realizó dentro de
un conjunto residencial que tenía un sistema de evacuación de aguas lluvias en
forma de canales, lo que permitía su fácil recolección. Un factor a resaltar de esta
zona es su cercanía a la Autopista Norte y al Portal Norte del Sistema de
Transmilenio ya que esto puede influir en los niveles de contaminación que se
encontraron en las muestras. Este punto se seleccionó puesto que el uso
predominante en la zona corresponde a vivienda tal como se muestra en el mapa 1,
donde se puede evidenciar la localización del punto de muestreo y los usos
predominantes en la UPZ San José de Bavaria, donde predomina el uso
residencial. El área aproximada de la zona de estudio es de 4000 m2
23
El segundo escenario es de carácter industrial ubicado en la carrera 69F con calle
17 dentro del barrio Granjas de Techo perteneciente a la UPZ del mismo nombre
dentro de la localidad de Fontibón; el sitio donde se recolectó la muestra tenia alto
flujo de vehículos de carga pesada y se observaba que existían residuos de
sustancias derramadas similares al aceite, además de algunos provenientes de los
neumáticos. Según el Mapa 2. de localizacion y usos predominantes de los predios
de la UPZ Granjas de Techo se observa que el punto de muestreo se ubica en una
zona donde predomina el uso industrial, asi como tambien el de uso de bodega y
almacenamiento. Por otro lado, las empresas más cercanas al sitio de monitoreo se
encargan de la distribución y almacenamiento de mercancías
El Tercer escenario hace referencia a una zona de parqueadero la cual se ubica en
la calle 51 con carrera 9na y corresponde a una zona de influencia vehicular,
comercio en corredor industrial y algunas viviendas, el muestreo se desarrolló
dentro del parqueadero de la Universidad Santo Tomás Sede Principal, además de
que este punto se encuentra cerca de vías importantes para la movilidad de la
ciudad como lo son la Avenida Carrera 7, la Carrera 13 y la Avenida Caracas, las
cuales pueden influenciar en la calidad del agua lluvia de esta zona. Como se
puede evidenciar en el mapa 3. [24].
24
Mapa 1. Localización Punto de muestreo residencial
Fuente. Elaborado por los autores a partir de información de POT [24]
25
Mapa 2. Localización Punto de muestreo Industrial
Fuente. Elaborado por los autores a partir de información de POT [24]
26
Mapa 3. Localización Punto de muestreo Parqueadero
Fuente. Elaborado por los autores a partir de información de POT [24]
27
8.3. INSTRUMENTACIÓN
La recolección de las muestras de agua en cada una de las zonas se efectuó
utilizando un dispositivo que permitiera simular el efecto que tiene la lluvia sobre el
suelo al desprender contaminantes presentes en este y permitir su posterior arrastre
hacia el sistema de desagüe por el flujo del agua. El simulador de lluvia consta de un
recipiente rectangular de plástico con una capacidad máxima de un galón al que se le
adaptó una válvula de evacuación del agua por una de sus caras; la válvula permitía la
salida del agua hacia dos tubos de PVC de 50 cm de largo perforados con 2 cm de
distancia entre cada agujero. Para lograr simular el efecto de lluvia, el recipiente se
ubicaba a 2 m por encima del nivel del suelo sobre una estructura desarmable de
cuatro soportes unidos a un marco fabricado en PVC.
Ilustración 13. Simulador de Lluvia
Fuente. Elaborado por los autores
Durante el muestreo se requería una alimentación constante del simulador ya que en
ciertos terrenos era necesaria de una mayor cantidad de agua para lograr una
28
escorrentía eficiente y asegurar suficiente muestra para el análisis de laboratorio. El
simulador se ubicaba aproximadamente a 5 m del lugar que presentara la cota más
baja con el fin de asegurar el drenado completo de la zona hacia el sistema de
alcantarillado; el punto seleccionado facilitaba la recolección de la muestra gracias a la
caída del agua que se generaba allí.
8.4. MUESTREO
Para la determinación del número requerido de muestras del presente estudio se
empleó la fórmula del tamaño de la muestra para poblaciones infinitas, ya que no se
conoce el número exacto de elementos que componen el universo a analizar, la cual
se presenta a continuación:
n =Z2 ∗ p ∗ q
e2
Dónde: n representa el número de muestras, Z representa un valor asociado al nivel
de confianza, p corresponde al porcentaje de la población que tiene el atributo
deseado, q es el porcentaje de la población que no tiene el atributo deseado y e es el
error máximo aceptable.
Para este caso particular se consideró un nivel de confianza del 85% y, por ende, un
error del 15% expresado como 1 - el nivel de confianza, y un valor Z de 1.04 el cual
corresponde a una constante extraída de las tablas de distribución normal; por otro
lado debido a que se desconocen los porcentajes de éxito y fracaso en los parámetros
a analizar de un número cualquiera de muestras seleccionadas, estos valores se
asumieron como 50% para cada probabilidad. Se decidió optar por este nivel de
confianza ya que valores más altos implicaban un mayor número de muestras y no se
contaban con los suficientes recursos para su posterior análisis. Así, reemplazando los
valores en la formula se obtiene que el número de muestras a analizar es 12.
n =1,042 ∗ 0,50 ∗ 0,50
0.152= 12
29
8.4.1. Cadena de custodia en recolección de muestras
En la tabla 2 se pueden identificar los parámetros medidos y las técnicas que se
tuvieron en cuenta para su recolección, conservación y tiempo de análisis.
Tabla 1. Técnicas generales para el procesamiento de muestras
Fuente. [25]
Para la toma y manipulación de las muestras del presente trabajo se tuvo en cuenta
los siguientes aspectos:
8.4.1.1. Rotulado de las muestras
Los rótulos de las muestras se hicieron en papel bond y posteriormente se cubrían con
cinta adhesiva, con el fin de evitar la pérdida inadvertida de la información. Los rótulos
contenían la siguiente información:
Fecha y hora
Parámetros Tipo de recipiente Técnica de
conservación
Tiempo máximo
de conservación
Acidez y alcalinidad Plástico o vidrio Refrigerar entre 2 y
5 °C
24 horas
DQO (Demanda
química de
oxigeno)
Plástico o vidrio Refrigerar entre 2 y
5 °C. Guardar en la
oscuridad
5 Días
Conductividad Plástico o Vidrio Refrigerar entre 2 y
5 °C
24 horas
Nitrato Plástico Refrigerar entre 2 y
5 °C
1 mes
Nitrito Plástico o Vidrio Refrigerar entre 2 y
5 °C
24 horas
pH Plástico o vidrio Transportar a la
temperatura más
baja que la inicial
6 horas
Dureza Plástico - 24 horas
Solidos Totales Plástico o vidrio Refrigerar entre 2 y
5 °C
24 horas
Turbiedad Plástico o vidrio - 24 horas
30
Lugar de la muestra
Numero de muestra
Observaciones identificadas
8.4.1.2. Envase de las muestras
Las muestras se recolectaron en botellas plásticas de agua, con el fin de no tener
residuos del producto antes contenido y dañar el análisis. Además cada botella se lavó
previamente como se describe a continuación:
Lavar la botella con detergente sin contenido de fosfatos DELET
Enjuagar con agua destilada
Enjuagar con una solución de ácido nítrico al 10%
Enjuagar tres veces con agua destilada
8.4.1.3. Transporte de las muestras
Las muestras se transportaron debidamente refrigeradas en una nevera de icopor con
una bolsa refrigerante [25].
8.4.1.4. Manipulación en laboratorio
En el laboratorio se mantiene la muestra refrigerada hasta el momento de su análisis.
Además se hacer uso de los elementos de protección personal [25].
Ver ANEXO A. registro fotográfico cadena de custodia
8.5. PARAMETROS A MEDIR
Se seleccionaron diferentes parámetros fisicoquímicos para analizar en las muestras
recogidas en las diferentes zonas de estudio a partir de la disponibilidad del
laboratorio, los cuales se presentan a continuación:
➢ Conductividad
➢ Turbiedad
➢ Oxígeno disuelto (OD)
➢ Solidos totales (ST)
➢ Solidos volátiles Totales (SVT)
➢ pH
➢ Acidez
31
➢ Alcalinidad
➢ Nitritos
➢ Nitratos
➢ Dureza total y carbonacea
➢ Demanda Química de Oxigeno (DQO)
Los análisis de laboratorio se llevaron a cabo en las instalaciones de la Universidad
Santo Tomas y la metodología efectuada para la determinación de estos parámetros
fue por: colorimetría para nitritos, nitratos, amonio, fosfatos, dureza total y carbonacea;
titulación para acidez y alcalinidad; espectrometría para turbiedad; pH, OD y
conductividad se midió mediante el uso de un multiparámetro mientras que para ST y
SVT se utilizó una plancha calentadora, una mufla y una balanza milimétrica. Ver
Anexo B. Procedimientos del laboratorio.
9. DESARROLLO CENTRAL
El análisis del presente documento se divide en cuatro capítulos principales; en el
primero se presentan los resultado obtenidos en los laboratorios y los análisis de
estos, en el segundo capítulo se desarrolla un análisis estadístico para observar la
relación que existe entre las variables estudiadas a partir de un análisis de varianza y
análisis de componentes principales, en el tercer capítulo se presenta un análisis de
las soluciones SUDS donde a partir de una matriz de entrada doble se analizan las
principales características de cada sistema y aplicación a cada zona de análisis y en el
cuarto capítulo se presenta el diseño del sistema urbano de drenaje, teniendo en
cuenta un análisis hidrológico del lugar.
9.1. ANALISIS Y RESULTADOS:
A continuación se presentan los resultados de los análisis de los parámetros medios
en el laboratorio, de las muestras recolectadas en cada uno de los puntos de
monitoreo, para observar los datos ver Anexo C. Resultados de los laboratorios.
Cada parámetro se comparó por número de muestra y por zona, y de esta manera se
logró entender y comparar la variación de cada uno de los parámetros por cada uso de
suelo. Cabe resaltar que se tomó una muestra directa de agua lluvia en cada punto, es
decir que no tuvo influencia de eventos de escorrentía; lo anterior se hizo con el fin de
32
conocer los valores de los parámetros en el agua lluvia y poder apreciar de una forma
más fácil la variación de estos al contacto con la superficie del suelo.
pH
Se mide para calcular la concentración de los iones de hidronio, la escala varía entre 0
y 14, siendo el valor de 7 el de la neutralidad (no es ni acido ni alcalino). El análisis del
pH se realiza para caracterizar un agua, dar seguimiento a un proceso (neutralización,
biológico anaerobio, corrosión), o para controlar las condiciones de operación
(floculación, sistemas biológicos anaerobios, desinfección) ya que la velocidad de
reacción depende de este parámetro. El pH de los cuerpos de agua y el agua residual
doméstica, generalmente es ligeramente alcalino debido a la presencia de
bicarbonatos, carbonatos y metales alcalinos. En las descargas industriales es posible
encontrar pH ácido o básico, por el uso de reactivos químicos [26].
Gráfico 2. Comparación de pH en los diferentes usos de suelo
Del Gráfico 2 se puede observar que notablemente la muestra de la zona industrial
presenta un pH mayor con respecto a los otros dos usos de suelo, lo que podría ser un
factor que contribuya a la generación de obstrucciones en las tuberías de desagüe y
sabiendo que el pH es un factor logarítmico, se puede decir que esta muestra resulta
ser 10 veces más básica que las demás, ya que se encuentra una unidad por encima
de las demás muestras en la escala de pH [27].
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
pH
Muestra
pH
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
33
Con respecto a las muestras del uso de suelo residencial y vehicular se evidencian
valores cercanos a 7, lo que refleja un pH neutro.
Concentración Oxígeno Disuelto
La concentración de oxígeno disuelto (OD) es un parámetro importante para evaluar la
calidad del agua ya que sirve como un indicador del efecto que producen los
contaminantes oxidables, de la aptitud del agua para mantener vivos peces u otros
organismos aerobios y de la capacidad depuradora de un cuerpo receptor [26].
La producción de oxígeno se encuentra relacionada con la fotosíntesis, también se
puede intercambiar oxígeno con la atmósfera por difusión, mientras el consumo
depende de la respiración, descomposición de sustancias orgánicas y otras reacciones
químicas. A continuación se muestran los rangos de concentración del OD y la
condición en la que se encuentra:
0 mg/l condición Anóxica: puede provocar una muerte masiva de organismos
aerobios
0-5 condición Hipóxica: puede provocar desaparición de organismos y especies
sensibles.
5-8 condición Aceptable: se presentan buenas condiciones para la vida de la
gran mayoría de especies de peces y otros organismos acuáticos.
8-12 condición Buena: condiciones aptas para la vida de la mayoría de
especies de peces y otros organismos acuáticos.
> 12 condición Sobresaturada: se presentan sistemas en plena producción
fotosintética [28]
34
Gráfico 3. Comparación de la Concentración de OD en los diferentes usos de
suelo
De acuerdo a los resultados obtenidos en el análisis de laboratorio se observa que
existe una diferencia en las concentraciones de cada uno de los usos de suelo, sin
embargo los valores de las tres zonas se mueven entre 0-5 lo que hace referencia a
una zona hipóxica, esto quiere decir que se presentan bajas concentraciones de
oxígeno. Esta característica en la zona industrial se puede asociar en cierta medida a
la alta turbiedad presente en el agua, ya que las partículas suspendidas absorben
calor de la luz del sol conllevando al aumento de la temperatura del agua, impidiendo
la fácil disolución del oxígeno en la misma, puesto que el oxígeno disuelto disminuye al
aumentar la salinidad, la temperatura (50% entre 0° y 35 °C) y la altitud respecto al
nivel del mar (7% cada 60 m) [26].
Conductividad:
La conductividad es una medida que indica la capacidad de una solución acuosa para
transmitir una corriente eléctrica a través de ella, también es una medida indirecta de
la cantidad de sales o solidos disueltos que contiene el agua; una conductividad alta
indica mayor cantidad de sólidos o sales disueltas en ella [27]. Los iones poseen
cargas positivas y negativas; esta característica hace que la resistencia del agua al
flujo de corriente eléctrica contenga ciertos valores, así si un agua tiene gran cantidad
de iones disueltos, la conductividad va a ser mayor. Además, la conductividad se
relaciona con la dureza actuando conjuntamente como un indicativo del grado de
mineralización de las aguas [29].
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Co
nce
ntr
ació
n O
D
Muestra
Concentración OD (mg/L DO)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
35
Gráfico 4. Comparación de conductividad en los diferentes usos de suelo
En la gráfica anterior se puede observar cómo se comporta la conductividad, en esta
se muestra una variabilidad pequeña entre las tres zonas presentando valores bajos.
Esto puede deberse al tipo de suelo en el cual se tomó la muestra que se relaciona
directamente con su composición; es posible que la forma en la que se realizó la
medición no permitiera la acumulación de partículas para que se presentara una
conductividad mayor. A pesar de que parámetros como la alcalinidad y la dureza
carbonácea indican presencia de carbonatos, la poca conductividad encontrada puede
ser el resultado de la reacción de los iones formando compuestos que impiden
conducir la electricidad por el medio; la temperatura también pudo haber alterado este
factor ya que bajas temperaturas impiden el movimiento de los iones y con ello, el
paso de electricidad [30].
Turbiedad
Es una medida de la dispersión de la luz por el agua como consecuencia de la
presencia en la misma de materiales suspendidos coloidales y/o particulados. La
presencia de materia suspendida en el agua puede indicar un cambio en su calidad
(por ejemplo, contaminación por microorganismos) y/o la presencia de sustancias
inorgánicas finamente divididas (arena, fango, arcilla) o de materiales orgánicos. La
turbiedad puede llegar a impactar ecosistemas acuáticos limitando el paso de la luz
solar, por lo tanto se considera una medida de calidad de agua. Las partículas
suspendidas pueden absorber calor de la luz del sol, lo que hace que aumente la
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Co
nd
uct
ivid
ad
Muestra
Conductividad (µs/cm)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
36
temperatura, conllevando a la reducción de la concentración de oxígeno en el agua,
además de transportar contaminantes en el agua; por otro lado la turbiedad del agua
interfiere con usos recreativos y el aspecto estético del agua [31].
Gráfico 5.Comparación de Turbiedad en los diferentes usos de suelo
En la gráfica anterior se puede observar que la zona del parqueadero y residencial se
comportan de manera similar, sin embargo el parqueadero contiene mayor contenido
de sólidos. La zona industrial presenta datos más elevados, lo cual se puede
relacionar con una mayor cantidad de partículas sobre la zona de medición
provenientes de ciertos sectores desgastados de las vías adyacentes al sitio de
muestreo que se encontraban sin pavimentar y que por influencia del tránsito de
vehículos de carga pesada, re-suspendían el material inerte depositándolo en el área.
Alcalinidad
Es un parámetro el cual determina la capacidad de un agua para neutralizar los
efectos ácidos que actúen sobre ella; los contribuyentes principales son los
bicarbonatos (HCO3 -), carbonatos (CO3
-2), e iones hidroxilo (OH-), que se disuelven
en el agua al contacto con las capas de estratos de rocas calizas [32]. La alcalinidad
también puede aumentar por la acción del CO2 atmosférico al disolverse en el agua ya
que esta interacción produce ácido carbónico (H2CO3), el cual a pesar de ser un ácido
se disocia parcialmente para dar bicarbonato y protones, este pueden disociarse para
generar carbonatos que finalmente reaccionan con el agua para producir bicarbonatos
0
50
100
150
200
250
300
350
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Turb
ied
ad
Muestra
Turbiedad (NTU)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
37
e iones hidroxilo; los procesos químicos en los que se involucran todas estas especies
tienden a la formación de bicarbonatos [33].
Con base en el análisis de laboratorio se obtuvo el volumen del titulante MN; teniendo
este valor, se procedió a encontrar la alcalinidad mediante la siguiente formula:
𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑀𝑁 ∗ 𝑁. 𝑇𝑖𝑡𝑢𝑙 ∗ 𝑃𝑒𝑠𝑜𝐸𝑞𝑢𝑖𝑣
𝑉𝑜𝑙𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
Donde MN es el volumen de titulante gastado en el laboratorio, N.Titul es la
concentración del titulante utilizado, en este caso este valor es de 0,02 N, PesoEquiv
es el peso equivalente de carbonato de calcio (CaCO3), es decir 50 g/eq y VolMuestra
es el volumen de la muestra utilizada que corresponde a 50 mL.
Gráfico 6. Resultados de Alcalinidad en los diferentes usos de suelo
Según los datos obtenidos en el laboratorio y representados en el Gráfico 6 se observa
que el uso de suelo industrial presenta los niveles más altos de alcalinidad, es decir
que las muestras encontradas en este punto poseen altas concentraciones de
carbonatos/bicarbonatos, esto puede deberse a que en la zona existía un alto flujo de
vehículos de carga los cuales emitían grandes cantidades de CO2 el cual produce los
compuestos mencionados anteriormente en relación con los procesos químicos ya
explicados.
0
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Alc
alin
idad
Muestra
Alcalinidad (mg/L CaCO3)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
38
Acidez
Este parámetro representa la capacidad del agua para neutralizar bases o reaccionar
con iones hidroxilo; es causada principalmente por la presencia de dióxido de carbono
no combinado proveniente de la oxidación de la materia orgánica o también por
intercambio atmosférico. En algunos casos se debe a la contaminación por ácidos
fuertes como el ácido sulfúrico, sulfuro de hidrogeno o por la presencia de sales
fuertes provenientes de bases débiles [32].
La determinación de la acidez en las muestras se efectuó utilizando el valor resultado
de la titulación en la siguiente ecuación:
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 = 𝐹 ∗ 𝑁. 𝑇𝑖𝑡𝑢𝑙 ∗ 𝑃𝑒𝑠𝑜𝐸𝑞𝑢𝑖𝑣
𝑉𝑜𝑙𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
Donde F es el volumen de titulante gastado en el laboratorio, N.Titul es la
concentración del titulante utilizado, para este ensayo este valor es de 0,02 N,
PesoEquiv es el peso equivalente de carbonato de calcio (CaCO3), es decir 50 g/eq y
VolMuestra es el volumen de la muestra utilizada el cual fue de 50 mL.
Gráfico 7. Resultados de Acidez en los diferentes usos de suelo
Con los datos de las muestras se logra observar niveles similares de acidez en los tres
sitios de muestreo y una semejanza acidez-alcalinidad en los usos del suelo
residencial y vehicular, de lo anterior se puede concluir que en estos lugares no hay
presencia de sustancias que causen una variación importante en la acidez y que la
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Aci
de
z
Muestra
Acidez (mg/L CaCO3)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
39
aproximación de estos valores es resultado del equilibrio natural entre carbonato,
bicarbonato y dióxido de carbono [34]
Nitritos
La presencia de nitritos en el agua es un indicativo de contaminación de carácter fecal
reciente. En aguas superficiales, bien oxigenadas, el nivel del nitrito generalmente no
supera 0,1 mg/l. Los valores entre 0,1 y 0,9 mg/l presentan problemas de toxicidad
dependiendo del pH, así valores mayores a 1 mg/l son sumamente tóxicos y
representa un impedimento para el desarrollo de un ecosistema fluvial de buenas
condiciones. Generalmente esta concentración es baja para aguas superficiales sin
embargo en ocasiones puede aumentar debido al empleo de este como inhibidor de la
corrosión en procesos industriales o por la pre oxidación parcial del amoníaco. El
nitrito se forma a partir de la oxidación del amoniaco en un proceso llamado
nitrificación [26].
Gráfico 8. Resultados de Nitritos en los diferentes usos de suelo
En el Gráfico 8 se puede observar como en la zona industrial se presenta una gran
diferencia de los datos donde se aprecia una alta cantidad de nitritos allí, esto puede
estar relacionado a las descargas a la atmosfera de automotores a base de derivados
del petróleo o a la existencia de fábricas dedicadas a la elaboración de alimentos en la
zona. Sin embargo al existir condiciones aerobias los nitritos presentan una reacción
con el oxígeno disuelto transformándose en nitratos rápidamente, por lo tanto la
presencia de estos se puede deber a la reacción con alguna otra sustancia que
presenta alguna interferencia al nitrito en el sistema.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Nit
rito
s
Muestra
Nitritos (mg/L NO2-)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
40
Nitratos
Los nitratos no se encuentran, o son muy escasos, en aguas residuales, pero en
efluentes depuradores con nitrificación alcanzan hasta 30 mg N/L. Los nitratos son un
elemento esencial para los organismos autótrofos fotosintéticos y se le considera,
como un nutriente limitante del crecimiento. Derivan principalmente del empleo de
fertilizantes nitrogenados, excretas de animales, descargas de desechos sanitarios e
industriales, y del uso como aditivos alimentarios. En las aguas superficiales, como los
ríos y lagos, la concentración de nitratos es habitualmente baja, de 0,5 a 2 mg/l
(excepto que exista un nivel importante de contaminación) [35].
Gráfico 9. Resultados de Nitratos en los diferentes usos de suelo
Si un recurso hídrico recibe descargas de aguas residuales domésticas, el nitrógeno
estará presente como nitrógeno orgánico amoniacal, el cual, en contacto con el
oxígeno disuelto, se irá transformando por oxidación en nitritos y nitratos. Este proceso
de nitrificación depende de la temperatura, del contenido de oxígeno disuelto y del pH
del agua.
En la zona industrial se presenta mayor presencia de nitratos debido a que es un
compuesto altamente soluble en el agua, el alto contenido de este nutriente se puede
relacionar con presencia de materia fecal, basura y material vegetal en
descomposición. Se evidenció que en esta zona se encontraba presencia de material
vegetal y quedaba al aire libre, lo cual facilita la presencia de partículas que contengan
nitratos. En cuanto al parqueadero es más baja, puesto que quedaba en una zona
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Nit
rato
s
Muestra
Nitratos (mg/L NO3-)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
41
cerrada, no había presencia de vegetales ni presencia de basuras o materia fecal. La
parte residencial se ve influenciada por la presencia de jardines y el tránsito de
animales, lo que puede aportar a la presencia de nitratos.
Dureza Total
La dureza total es una propiedad que refleja la presencia de compuestos minerales y
metales alcalinotérreos en el agua siendo los iones de magnesio (Mg2+) y de calcio
(Ca2+) los principales compuestos en aguas continentales, también puede deberse a la
existencia de elementos como el estroncio o el bario denominados constituyentes de
dureza, aunque tienden a presentarse en concentraciones de tipo traza [36]. Puede
producirse por la disolución y lavado de los minerales que componen el suelo cuando
el agua interactúa con estratos de roca caliza [37]. El grado de dureza del agua
permite clasificarla según la siguiente información:
Suave: para valores menores a 150 mg/L CaCO3
Moderadamente dura: para valores entre 150 y 250 mg/L CaCO3
Dura: para valores superiores a 250 mg/L CaCO3 [36]
Gráfico 10. Resultados de Dureza Total en los diferentes usos de suelo
Los análisis de las muestras recolectadas indican que el agua es suave en los tres
escenarios, pero se presenta un aumento en la dureza por acción de la escorrentía en
comparación a las muestras de agua lluvia; dicho aumento corresponde al 50%
aproximadamente en todas las muestras. El paso del agua a través de estratos de
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Du
reza
To
tal
Muestra
Dureza Total (mg/L CaCO3)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
42
rocas se descartan como causa de este aumento ya que la zonas de estudio se
encontraban impermeabilizadas por pavimento; mientras que las fuentes industriales
pueden ser las causales debido a que en el uso de suelo industrial existían empresas
de alimentos y este fenómeno generalmente ocurre cuando existen industrias
químicas inorgánicas, industrias mineras, producción de papel, industria textil,
curtiembres, refinerías azucareras y de petróleo, procesos en los que se hace uso de
compuestos de calcio [38]
Dureza Carbonácea
La dureza carbonácea es aquella proporción de todos los iones de dureza Mg2+ y Ca2+
presentes en un litro de agua para los cuales hay una cantidad equivalente de iones
hidrogeno carbonatos (HCO3) e iones carbonato (CO32-), que se originan a partir del
ácido carbónico disuelto. Cuando el agua ebulle por un tiempo relativamente largo,
excepto para pequeñas cantidades, los hidrogeno carbonatos y carbonatos de los
constituyentes de dureza son precipitados como carbonatos insolubles. Por esta
razón, la dureza carbonácea también es referida como dureza temporal [36].
Gráfico 11. Resultados de Dureza Carbonacea en los diferentes usos de suelo
El Gráfico 11 indica que la mayor parte de la dureza total corresponde a dureza
carbonácea, lo anterior en relación con los niveles de alcalinidad acordes a cada punto
de muestreo resaltan la existencia de carbonatos en las muestras. Por otra parte, la
diferencia entre la dureza total y la carbonácea corresponde a la dureza no
0102030405060708090
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Du
reza
Car
bo
nác
ea
Muestra
Dureza Carbonácea (mg/L CaCO3)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
43
carbonácea o permanente, que son las sales de calcio y magnesio que reaccionan con
otros iones diferentes a los carbonatos y bicarbonatos como el nitrato [39]. Los valores
de nitratos, en relación con la dureza permanente, muestran que hay suficientes
nitratos que se asocian con las sales de calcio y magnesio, pero que además existe
una fracción de iones libres de nitratos que no reaccionan.
Solidos Totales (ST)
Los sólidos totales constituyen toda la materia, excepto el agua contenida en los
materiales líquidos. El valor de los sólidos totales incluye sólidos disueltos totales, que
son aquellas partículas que pasan a través del filtro, y no disueltas, que corresponden
a los sólidos suspendidos totales y son una porción de sólidos totales retenidos por el
filtro [40]. Cuando se habla de los sólidos totales, también se pueden referir como la
suma entre la cantidad de sólidos fijos y sólidos volátiles presentes en una muestra
[41].
La determinación de este valor con base en los valores registrados en la prueba de
laboratorio se obtiene de la siguiente manera:
𝑆𝑇 =𝑃2 − 𝑃1
𝑉
Donde P2 corresponde al valor de la capsula después de que haya sido evaporado
todo el líquido de la muestra, P1 es el valor de la capsula vacía y V es el volumen de la
muestra utilizado.
44
Gráfico 12.Resultados de Sólidos Totales en los diferentes usos de suelo
El punto de muestreo industrial muestra los niveles de Solidos Totales más altos, esto
puede deberse a las emisiones de los vehículos de carga y transporte que circulan en
la zona; por otro lado, se observa un comportamiento similar entre la muestra
residencia y la del parqueadero, principalmente porque en el punto de muestreo
residencial existía un flujo medio de vehículos.
Según los datos obtenidos en el laboratorio, las muestras de agua lluvia presentan una
relación entre los sólidos totales y los volátiles cercana al 50%, mientras que las
muestras de los usos del suelo, principalmente el industrial, tienden a poseer mayor
cantidad de solidos suspendidos debido al arrastre de solidos por efecto de la
escorrentía. Esta relación puede servir como una base para indicar el tipo de
metodología a implementar en cada zona ya que resulta limitante para sistemas que
involucren mecanismos de retención de partículas por medio de filtración pues se
presentaría rápidamente una colmatación del medio y así, un aumento de costos en su
mantenimiento.
Solidos Volátiles Totales (SVT)
Los sólidos volátiles se interpretan como la pérdida de peso por ignición después de
llevar una muestra a sequedad durante un tiempo determinado a 550°C donde la
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Sólid
os
Tota
les
Muestra
Sólidos Totales (mg/L)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
45
materia orgánica se convierte a CO2 y H2O [42]; normalmente es difícil distinguir entre
la materia orgánica y la inorgánica debido a que algunas sales minerales pueden
descomponerse o volatilizarse durante el proceso [43].
Los valores registrados en la prueba de laboratorio permiten determinar el valor de
sólidos volátiles totales mediante la siguiente ecuación:
𝑆𝑉𝑇 =𝑃3 − 𝑃2
𝑉
Donde P2 equivale al peso de la capsula después de que se haya evaporado todo el
líquido de la muestra y P3 indica el peso resultado de exponer la muestra obtenida del
proceso anterior a una temperatura más elevada (550°C) y V el volumen utilizado de la
muestra.
Gráfico 13. Resultados de Sólidos Volátiles Totales en los diferentes usos de
suelo
En relación con el Gráfico 13, el uso de suelo industrial tiene mayor cantidad de
Sólidos Volátiles con respecto a los Sólidos Totales presentes en la muestra, es
posible que esto se deba principalmente a la presencia de material inorgánico puesto
que, como se evidenció anteriormente, la alcalinidad indicó un alto contenido de
carbonatos y este compuesto es susceptible a descomposición térmica cuando se
expone a temperaturas superiores a los 103°C [44]. Mientras que en el sector
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AGUALLUVIA
Sólid
os
Vo
láti
les
Tota
les
Muestra
Sólidos Volátiles Totales (mg/L)
PARQUEADERO
RESIDENCIAL
INDUSTRIAL
46
residencial se deduciría que sea consecuencia de materia orgánica proveniente de
residuos vegetales ya que se observó existencia de algunos arbustos en los
alrededores del lugar de muestreo.
Demanda Química de Oxigeno
Este parámetro determina la concentración de sustancias que en agua pueden ser
atacadas por un oxidante fuerte (K2Cr2O1) en altas temperaturas (350 °C). La DQO es
la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar toda la materia orgánica y oxidable
presente en un agua residual. Por lo tanto es un parámetro representativo de la
contaminación orgánica de un efluente y el grado de toxicidad del vertido [26].
Usando el método de reflujo abierto se registraron dos valores los cuales se utilizan en
la siguiente ecuación para la determinación de la DQO en las muestras:
𝐷𝑄𝑂 (𝑚𝑔 𝑂2
𝐿) =
(𝐴 − 𝐵) ∗ 𝑀 ∗ 8000
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎∗ 𝑓
Donde A corresponde al volumen del titulante utilizado mientras se analizaba el blanco
(referencia), B es el volumen del titulante gastado en el análisis de la muestra, M es la
molaridad del sulfato de amonio ferroso (SAF) que es de 0,25M en este caso y f es el
factor de la solución SAF que corresponde a 25/mL de SAF gastados durante la
titulación [45].
Grafico 14. Resultados de DQO en los diferentes usos de suelo
0
100
200
300
400
500
1 2 3
DQ
O
Muestra
Demanda Quimica de Oxigeno DQO (Mg O2/L)
Parqueader
Residencial
Industrial
47
La gráfica 14 permite observar la concentración de materia oxidable orgánica e
inorgánica en las muestras analizadas donde se observan mayores valores en el uso
de suelo industrial y menores valores en la zona de parqueadero. Este parámetro es
un indicativo general de las sustancias oxidables que se encontraron en la zona; no es
posible lograr distinguir la proporción entre materia orgánica- inorgánica sin contar con
análisis de laboratorio de Demanda Biológica de Oxigeno (DBO).
48
9.2. ANÁLISIS ESTADISTICO DE DATOS
A continuación se presenta un análisis estadístico, lo que permite la identificación de
patrones básicos de los mismos, haciendo uso del programa SPSS. En primera
instancia se desarrolló un análisis descriptivo el cual se aplicó debido a que se
presentaban variables continuas, con el fin de determinar la igualdad de las variables,
posteriormente se realizó una prueba post Hoc con el fin de desarrollar grupos a partir
de cada parámetro en cada uso de suelo, con el fin de determinar el comportamiento
semejante entre los usos y finalmente se realizó una matriz de correlación, con el fin
de encontrar relación entre los parámetros estudiados
9.2.1. Análisis de Varianza
El estudio de un ANOVA permite contrastar la hipótesis nula (todas las variables son
iguales y no explica el modelo), frente a la hipótesis alternativa (por lo menos una
variable es diferentes y explica el modelo). Este análisis se efectuó para desarrollar
una investigación experimental con el fin de comparar los resultados de la influencia
del uso del suelo respecto a los parámetros medidos. Donde las se seleccionó como
variable independiente los usos del suelo y dependiente los parámetros medidos.
Tabla 2. Resultados ANOVA
ANOVA
Suma de
cuadrados
gl Media
cuadrática
F Sig.
Ph Entre grupos 3,987 2 1,993 11,506 ,000
Dentro de
grupos
5,717 33 ,173
Total 9,703 35
Od Entre grupos 37,674 2 18,837 189,38
6
,000
Dentro de
grupos
3,282 33 ,099
Total 40,957 35
Conductivida
d
Entre grupos ,154 2 ,077 54,940 ,000
Dentro de
grupos
,046 33 ,001
49
Total ,200 35
Turbiedad Entre grupos 341286,482 2 170643,241 232,04
1
,000
Dentro de
grupos
24268,247 33 735,401
Total 365554,729 35
Alcalinidad Entre grupos 3081,780 2 1540,890 310,39
8
,000
Dentro de
grupos
163,820 33 4,964
Total 3245,600 35
Acidez Entre grupos 620,167 2 310,083 29,167 ,000
Dentro de
grupos
350,833 33 10,631
Total 971,000 35
Nitritos Entre grupos 1,369 2 ,684 322,56
9
,000
Dentro de
grupos
,070 33 ,002
Total 1,439 35
Nitratos Entre grupos 9727,764 2 4863,882 32,080 ,000
Dentro de
grupos
5003,313 33 151,616
Total 14731,076 35
DurezaT Entre grupos 24014,431 2 12007,215 78,609 ,000
Dentro de
grupos
5040,637 33 152,747
Total 29055,068 35
DurezaC Entre grupos 15925,731 2 7962,866 35,181 ,000
Dentro de
grupos
7469,305 33 226,343
Total 23395,037 35
ST Entre grupos 1691368,85
3
2 845684,427 87,765 ,000
Dentro de
grupos
317980,810 33 9635,782
Total 2009349,66
3
35
50
SVT Entre grupos 321788,367 2 160894,184 33,172 ,000
Dentro de
grupos
160061,438 33 4850,347
Total 481849,806 35
Fuente. Elaborado por los autores
Al examinar los valores de significancia, se puede evidenciar que todas las pendientes
son significativas (iguales a cero) y concluimos que la pendiente es igual a cero.
Además en los resultados obtenidos se observa que la mayoría de los parámetros
analizados muestran un valor F alto, los usos del suelo estudiados presentan
diferencias en los parámetros medidos estadísticamente hablando y que existe una
relación entre usos del suelo-parámetros, es decir que las variables cambian con cada
uso de suelo.
Una vez rechazada la hipótesis nula de que las medias de las variables son iguales, se
procede a efectuar la prueba de rango múltiple de Duncan para saber específicamente
qué uso de suelo es diferente a los demás en cada uno de los parámetros.
51
9.2.2. Comparaciones Múltiples
Se realizó una prueba post hoc de Duncan, donde el programa formo subconjuntos
homogéneos, con el fin de encontrar que parámetro se comporta de manera diferente
en cada uso del suelo y de esta manera poder analizar cómo se comportan las
variables en los tres tipos de suelo. Donde los grupos formados en sub-conjuntos
indican que los datos no presentan variación significativa de un tipo de suelo a otro en
esa variable.
Con respecto a los valores anteriores se aprecia que el uso de suelo industrial
corresponde al punto de muestreo que presenta diferencias en la mayoría de los
parámetros donde se destacan los altos niveles de pH, turbiedad, nitratos y sólidos así
como también el nivel más bajo de oxígeno disuelto. Para todos los demás
parámetros, los usos del suelo de tipo residencial y vehicular tienden a agruparse en
un mismo subconjunto ya que presentan comportamientos similares; el uso del suelo
vehicular presenta mejores condiciones generales que el residencial excepto en la
turbiedad y los sólidos presentes en el agua.
Los parámetros que se comportan de manera diferente en los tres usos del suelo son
pH, Oxígeno Disuelto, turbiedad y acidez donde se observa una diferencia en las tres
muestras, por lo tanto se logra inferir que el uso de suelo interviene en la variación de
dichos parámetros. Además en los otros parámetros se evidencia la asociación de uso
residencial y de parqueadero, lo que indica que estos dos usos de suelo se comportan
de manera similar, teniendo en cuenta que ambos usos del suelo comparten algunas
características como lo son: el tráfico de vehículos, la presencia de vegetación y
exposición al aire libre.
52
Tabla 3. Resultados comparación múltiple
Fuente. Elaborado por los autores
53
Análisis de correlaciones entre variables
La prueba de análisis de componentes principales se desarrolló con el fin de comprobar si cada parámetro presentaba relación entre sí
con las otras variables y ver la manera en que cada uso de suelo influye en cada parámetro estudiado.
9.2.2.1. Uso de Parqueadero:
Tabla 4. Matriz de correlación uso de suelo vehicular
Matriz de correlacionesa
Ph Od Conductivid
ad
Turbied
ad
Alcalinid
ad
Acidez Nitritos Nitrato
s
Durez
aT
Durez
aC
ST SVT
Correlaci
ón
Ph 1,000 ,427 -,825 ,647 ,224 ,278 ,536 ,360 -,481 -,677 ,496 -,574
Od ,427 1,000 -,055 ,241 ,662 ,661 -,174 ,368 -,990 -,910 ,714 -,834
Conductivid
ad
-,825 -,055 1,000 -,896 -,320 -,376 ,190 -,633 ,054 ,209 ,079 ,031
Turbiedad ,647 ,241 -,896 1,000 ,688 ,727 ,468 ,911 -,183 -,207 -,209 ,033
Alcalinidad ,224 ,662 -,320 ,688 1,000 ,998 ,384 ,903 -,559 -,382 -,039 -,165
Acidez ,278 ,661 -,376 ,727 ,998 1,000 ,203 ,919 -,561 -,399 -,029 -,177
Nitritos ,536 -,174 ,190 ,468 ,384 ,203 1,000 ,388 ,623 -,124 ,459 ,042
Nitratos ,360 ,368 -,633 ,911 ,903 ,919 ,388 1,000 -,267 -,165 -,292 ,088
DurezaT -,481 -,990 ,054 -,183 -,559 -,561 ,623 -,267 1,000 ,954 -,803 ,902
DurezaC -,677 -,910 ,209 -,207 -,382 -,399 -,124 -,165 ,954 1,000 -,895 ,968
ST ,496 ,714 ,079 -,209 -,039 -,029 ,459 -,292 -,803 -,895 1,000 -,978
SVT -,574 -,834 ,031 ,033 -,165 -,177 ,042 ,088 ,902 ,968 -,978 1,000
54
9.2.2.2. Uso Residencial:
Tabla 5. Matriz de correlación del uso de suelo Residencial
Matriz de correlacionesa
Ph Od Conductivi
dad
Turbied
ad
Alcalinid
ad
Acide
z
Nitrito
s
Nitrato
s
Durez
aT
Durez
aC
ST SVT
Correlaci
ón
Ph 1,000 ,298 ,542 ,135 ,209 -,467 -,916 -,288 ,001 ,024 -,944 -,872
Od ,298 1,000 ,943 ,560 -,258 ,302 -,561 ,023 ,948 ,119 -,586 -,728
Conductivi
dad
,542 ,943 1,000 ,676 ,013 ,269 -,794 -,133 ,835 -,080 -,789 -,876
Turbiedad ,135 ,560 ,676 1,000 ,606 ,813 -,507 -,042 ,635 -,755 -,370 -,396
Alcalinidad ,209 -,258 ,013 ,606 1,000 ,440 -,333 ,361 -,229 -,946 -,167 -,031
Acidez -,467 ,302 ,269 ,813 ,440 1,000 ,088 -,009 ,544 -,706 ,230 ,170
Nitritos -,916 -,561 -,794 -,507 -,333 ,088 1,000 ,074 -,331 ,206 ,983 ,950
Nitratos -,288 ,023 -,133 -,042 ,361 -,009 ,074 1,000 -,397 ,423 -,500 -,500
DurezaT ,001 ,948 ,835 ,635 -,229 ,544 -,331 -,397 1,000 ,003 -,327 -,489
DurezaC ,024 ,119 -,080 -,755 -,946 -,706 ,206 ,423 ,003 1,000 ,023 -,064
ST -,944 -,586 -,789 -,370 -,167 ,230 ,983 -,500 -,327 ,023 1,000 ,980
SVT -,872 -,728 -,876 -,396 -,031 ,170 ,950 -,500 -,489 -,064 ,980 1,000
55
9.2.2.3. Uso Industrial:
Tabla 6. Matriz de correlación del uso de suelo Industrial
Matriz de correlacionesa
Ph Od Conductivid
ad
Turbied
ad
Alcalinid
ad
Acidez Nitritos Nitrato
s
Durez
aT
Durez
aC
ST SVT
Correlación Ph 1,000 ,897 ,804 ,657 -,537 ,643 ,445 -,512 -,279 ,733 ,984 ,340
Od ,897 1,000 ,983 ,922 -,310 ,260 -,562 ,527 ,170 ,931 ,862 -,052
Conducti
vidad
,804 ,983 1,000 ,976 -,249 ,111 -,093 ,374 ,328 ,938 ,775 -,174
Turbieda
d
,657 ,922 ,976 1,000 -,089 -,106 ,013 -,082 ,526 ,936 ,619 -,366
Alcalinida
d
-,537 -,310 -,249 -,089 1,000 -,827 ,371 -,273 ,629 ,058 -,677 -,857
Acidez ,643 ,260 ,111 -,106 -,827 1,000 -,183 -,276 -,899 -,048 ,712 ,928
Nitritos ,445 -,562 -,093 ,013 ,371 -,183 1,000 -,567 ,225 -,040 -,360 -,704
Nitratos -,512 ,527 ,374 -,082 -,273 -,276 -,567 1,000 -,150 -,155 ,434 ,498
DurezaT -,279 ,170 ,328 ,526 ,629 -,899 ,225 -,150 1,000 ,424 -,343 -,933
DurezaC ,733 ,931 ,938 ,936 ,058 -,048 -,040 -,155 ,424 1,000 ,644 -,386
ST ,984 ,862 ,775 ,619 -,677 ,712 -,360 ,434 -,343 ,644 1,000 ,455
SVT ,340 -,052 -,174 -,366 -,857 ,928 -,704 ,498 -,933 -,386 ,455 1,000
56
A partir de la tabla 4, 5, 6 se puede analizar lo siguiente:
En el uso del suelo vehicular existe una relación inversa entre el pH y la
conductividad, debido a que el pH se define como la concentración de iones
hidronio en el agua, por lo tanto si el agua presenta una alta concentración de
iones su conductividad aumenta por lo que hay presencia de más partículas,
las cuales facilitan el intercambio de cargas en el medio.
En el uso de suelo vehicular el oxígeno se relaciona inversamente con la
dureza total y carbonacea, puesto que resulta más difícil que el oxígeno
atmosférico se disuelva en el agua. Y la relación inversa entre el oxígeno y los
sólidos volátiles representan la descomposición de la materia orgánica, Por lo
que se puede asumir que el gran porcentaje de solidos volátiles, representa
una alta cantidad de materia orgánica proveniente de vegetación (bryophytas o
musgo húmedo) encontrada en el punto de muestreo.
En el uso de suelo vehicular con la relación existente entre los sólidos y las
durezas se pueden inferir que las partículas que se encuentran en la zona de
estudio vehicular son partículas inertes y no corresponden en gran medida a
sales minerales ni materiales alcalinotérreos, también se puede decir que
algunos de estos materiales se descomponen ante la exposición a altas
temperaturas.
En el uso residencial se presenta una alta relación entre el pH, nitritos y
sólidos, por lo que se puede afirmar que allí, la mayor parte de los sólidos
encontrados en el agua corresponden a materia orgánica y a nutrientes
producto de los procesos de nitrificación y desechos animales.
En la zona industrial se observa una alta relación entre los sólidos, la
conductividad y el pH, por lo tanto la mayor parte de las partículas encontradas
corresponden a minerales y compuestos similares al Carbonato de Calcio
(CaCO3)
En los parámetros que se presenta un valor cercano a 0 indica que no presenta
relación lineal, sin embargo no necesariamente indica que las variables son
independientes entre sí y puede presentar alguna relación que no sea de
manera lineal.
57
9.3. SOLUCIONES SUDS PARA CADA USO DE SUELO ESTUDIADO
Para facilitar la selección de la herramienta SUDS a usar y teniendo en cuenta el tipo
de suelo se presenta la siguiente matriz, la cual es de doble entrada. En la parte
superior se puede ver que se clasifica en: características a evaluar y contaminantes a
remover, los cuales son dos factores determinantes al momento de selección de las
soluciones y en la parte izquierda se muestran las diferentes herramientas. De esta
manera se califica cada una de las alternativas con el fin de analizar cual se ajusta
más a la zona de estudio y a las especificaciones requeridas. En la parte inferior se
puede evidenciar qué característica es relevante dependiendo el uso de suelo.
Se califica la matriz con dos opciones: aplica y puede aplicar, puesto que muchas de
las características están ligadas a las especificaciones del lugar, al diseño requerido y
a los contaminantes a remover.
Esta matriz permite tener una visión más clara y rápida de las características
principales a tener en cuenta en el momento de selección de alguna de estas
herramientas, dependiendo del uso de suelo en el cual se quiera usar.
58
Tabla 7. Matriz entrada doble características de SUDS
Cubiertas
vegetales
Superficies
permeables
Franjas filtrantes
Pozos y zanjas de
infiltración
Drenes filtrantes
Cunetas verdes
Depósitos de
infiltración
Depósitos de
detención en
superficie
Estanques de
retención
Humedales
artificiales
Pondaje húmedo
vegetado
Relevante para el
uso del suelo
Contaminantes a remover
X
X
X
X
X
X
Sales minerales
X
X
X
X
X
X
X
X
Materia
orgánica
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Sedimentos
X
X
X
X
X
X
X
Nutrientes
X
X
X
X
X
Flujo lento
*
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
*
Baja demanda
de espacio
X
Infiltración
X
X
X
*
X
X
X
X
X
Técnica
*
X
X
X
X
*
Almacenamiento
(sub/superficial)
*
X
X
X
X
*
Características a evaluar
Presencia de
vegetación
X
X
BAJO
MEDIO
ALTO
Facilidad de
construcción
X
X
X
X
X
ALTO
ALTO
BAJO*
Mantenimiento
*
*
X
*
X
Costo
BAJO
MEDIO
BAJO
MEDIO
MEDIO
59
Con respecto al análisis de los resultados presentados anteriormente, se observa que
el punto de muestreo industrial presenta los niveles más altos de compuestos de
nitrógeno, la eliminación de dichos compuestos se efectúa por medio de bacterias o la
oxidación y reducción de los compuestos a sustancias más simples; el proceso
bacteriano de reducción del nitrógeno ocurre en medio aerobio acuoso, por lo que el
Sistema Urbano a elegir debe mantener una capa húmeda en la que ocurran estos
procesos, también resulta conveniente que tenga presencia de especies vegetales
para asimilar las formas más simples del nitrógeno a partir de procesos de nitrificación
y desmitificación bacteriana, traslado a la biomasa de las plantas, incorporación de
materia orgánica, y volatilización del amonio, sin embargo la remoción de estos
compuestos depende de otros factores ambientales.
Un factor limitante en el sector industrial es la disponibilidad de espacio para
desarrollar el Sistema. En cuanto al uso de suelo residencial y de parqueadero, se
observó que ambos lugares presentaron valores similares en todos los parámetros
medidos mostrando en general una mejor calidad del agua siendo el nitrato el
parámetro de mayor relevancia en cuanto al tratamiento.
Para la selección del sistema a diseñar se decide optar por los depósitos de infiltración
para las tres zonas, puesto que es la herramienta más versátil, la cual se acomoda de
manera más fácil a cualquiera de los parámetros encontrados frecuentemente en las
zonas urbanas, además añadiendo que las zonas de estudio no cuenta con mucho
espacio para la implementación de dicha alternativa. Esta medida de control también
permite la sedimentación de los sólidos presentes en el agua, lo que ayudaría a
reducir la turbiedad y lograr una mejor calidad del efluente. Se estima que al
implementar dicho sistema se remueve un 80% de sólidos y ayuda a los procesos
biológicos para la disminución de nutrientes, por lo tanto las concentraciones de los
parámetros medidos disminuirán en cierto grado.
X Aplica
* Puede aplicar (depende del diseño)
Industrial
Residencial
Vehicular
60
En relación con el uso del suelo de tipo vehicular, al igual que en el sector industrial, la
falta de espacio es un inconveniente y aunque el sitio de muestreo abarca un gran
área, esta no puede ser obstruida para dar lugar al alguna medida de control debido a
que se reduciría la cantidad de vehículos que pueden ingresar al parqueadero. A pesar
de ser un parámetro que no se midió en las muestras, es posible que se encuentren
compuestos grasas, aceites y lubricantes en la zona debido al flujo vehicular; por esta
razón la selección de un sistema que permita la infiltración del agua al subsuelo sin
previo tratamiento no resulta conveniente, sin embargo en este caso, el sistema de
drenaje permitirá que el agua filtre por una capa de arena y después sea recogido por
una tubería que conduce a la red convencional de alcantarillado lo que permite evitar
una posible afectación a los acuíferos de la zona.
La implementación de esta tecnología se desarrolla como un proceso anexo a la red
de alcantarillado, diseñado a partir de las necesidades de cada zona, donde se realiza
con de una adecuación del lugar y construcción de los tanques recolectores y tuberías.
Esta medida se propone porque aporta diferentes beneficios al ciclo hidrológico
urbano, como el control y reducción de inundaciones, auto-purificación tales como
sedimentación, filtración y degradación microbiana para disminución de algunos
parámetros que afectan la calidad del agua y almacenamiento del agua.
En cuanto a los costos de los SUDS se tienen en cuenta la facilidad de su
construcción con respecto a las actividades que se requieren para su implementación,
de este modo los sistemas que demandan grandes extensiones de espacio, simulan
un ecosistema natural e implican remoción del suelo y excavaciones, como los
humedales artificiales o los depósitos de infiltración, tienden a tener altas inversiones
iniciales, sin embargo son efectivos en la eliminación de la mayoría de los
contaminantes.
El mantenimiento de los sistemas se refiere principalmente a la limpieza del medio
filtrante debido a su colmatación por la eliminación de los sólidos a través de filtración
o sedimentación; otra de las características que se tuvieron en cuenta para la
selección de la medida de control es el flujo lento por el medio ya que esto facilita
deposición de las partículas presentes en el agua y evita la re-suspensión de las
mismas. Por otro lado, el almacenamiento sub/superficial y la infiltración son factores
61
que resultan importantes en la medida que la exposición de las aguas estancadas al
aire libre puede generar un foco de vectores causando mayores inconvenientes.
9.4. DISEÑO SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE
A continuación se presenta la propuesta de diseño de los depósitos de infiltración en
las zonas de estudio, para ello se siguieron las pautas expuestas en el Manual de
Buenas Prácticas de Manejo para el Agua Lluvia de Nueva Jersey [46]. El primer paso
corresponde al cálculo del volumen de escorrentía que va a recibir el sistema, en este
caso se hizo uso de la metodología descrita por el Departamento de Agricultura de los
Estados Unidos (NRCS) cuya ecuación se muestra a continuación [47]
𝑄 =(𝑃 − 0.2𝑆)2
(𝑃 + 0.8𝑆)
Dónde: 𝑄 es el volumen de escorrentía, 𝑃 es la precipitación y 𝑆 es el potencial de
retención máxima después de que la escorrentía comience.
El potencial de retención está relacionado con el suelo y las condiciones de cobertura
de la cuenca a través del Número de Curva de escorrentía SCS (CN) mediante:
𝑆 =1000
𝐶𝑁− 10
La clasificación del suelo en cada una de las zonas de estudio se hizo a partir de
bibliografía consultada clasificando los puntos de muestreo según sus características
en los grupos hidrológicos de suelo descritos en el Manual de Ingeniería Nacional de
los Estados Unidos, de esta forma se obtuvieron las tasas de permeabilidad y el
Número de Curva de escorrentía de cada lugar [48].
De esta forma, el área que se tomó para el cálculo del caudal de escorrentía en cada
una de las zonas corresponde a: 1.400 m2 de área para el parqueadero, 4.480 m2 para
la zona residencial ya que esta es el área que abarca todo el conjunto y 23.571 m2
para la zona industrial considerando el grupo de empresas ubicadas en la cuadra
donde se realizó el muestreo hasta el separador vial y los datos de precipitación se
obtuvieron de estaciones meteorológicas del Ideam Ver anexo D. Datos de
precipitación.
62
El segundo paso corresponde al cálculo del volumen de diseño para el depósito
teniendo en cuenta el caudal obtenido en el paso anterior utilizando la siguiente
ecuación:
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 =𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜
𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜
Dónde: el máximo volumen de diseño es igual al caudal máximo de escorrentía y la
máxima profundidad es la variable de diseño que se propone; para este caso se optó
por asumir una profundidad máxima de 2 m en cada una de las zonas de estudio.
Según el Manual de Buenas Prácticas de Manejo para el Agua Lluvia de Nueva
Jersey, también se debe hacer uso de la Hoja de Cálculo de Recarga de Agua
Subterránea con el fin de calcular la cantidad de agua subterránea de recarga que
debe asegurar el depósito de infiltración en su diseño [46] ; sin embargo para el caso
particular de las zonas tomadas en este estudio, no es posible permitir la infiltración
del agua hacia el subsuelo en zonas de parqueadero, por lo que se propuso una
modificación de los depósitos en su etapa final sustituyendo la salida del agua hacia el
subsuelo de forma libre por una tubería que logre captar el volumen de agua después
de ser almacenada y lo deposite sobre el Sistema de Alcantarillado.
En el tercer paso se procede a encontrar el tiempo de drenaje inicial de la tecnología,
el cual se determina a través de la tasa de permeabilidad de diseño del subsuelo,
como se muestra a continuación:
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐷𝑟𝑒𝑛𝑎𝑗𝑒 =𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜
Es importante saber que el tiempo de drenaje debe ser menor a 72 horas ya que este
valor es el tiempo máximo permitido en las guías de diseño.
Finalmente, el cuarto paso se refiere a la verificación entre las dimensiones calculadas
y el nivel freático de la zona puesto que se debe asegurar que la parte inferior del
depósito se encuentre a una distancia mínima de 2 ft por encima de la tabla de agua;
consultando bibliografía, se evidencia que según estudios el nivel freático en la ciudad
de Bogotá se ubica entre los 4 y 6 m de distancia de la superficie. De esta forma se
63
confirma que es válida la aplicación del diseño de los depósitos de infiltración con las
dimensiones propuestas en las zonas de estudio.
En la Tabla 8 se observan los resultados obtenidos del diseño de los depósitos de
infiltración.
Tabla 8. Medidas de Diseño Depósitos de Infiltración
ZONA DE
ESTUDIO RESIDENCIAL INDUSTRIAL PARQUEADERO
GRUPO DE
SUELO
HIDROLOGICO
C C B
CN 79 91 89
AREA DEL
LUGAR (m2) 4480 23571 1400
P (in) 3,1353 2,1809 2,1809
S (in) 2,6582 0,9890 1,2360
Q (in) 1,2883 1,3232 1,1797
Q (m3) 146,5974 792,1887 41,9492
AREA DE
DISEÑO (m2) 73,2987 396,0943 20,9746
TIEMPO DE
DRENAJE
(horas)
55,4508 55,4508 13,8872
Fuente. Elaborada por los autores
Cabe resaltar que mientras en la zona de parqueadero y en la zona residencial se
puede distribuir el área de los depósitos en una forma cuadrada, correspondiendo a
valores aproximados de 6,5x6,5 m y 8,5x8,5 m respectivamente, en la zona industrial
la tecnología tendría una forma más longitudinal ya que la ubicación de edificaciones
limitan el posicionamiento del depósito a abarcar el espacio subterráneo del sendero
peatonal y vial tendiendo así dimensiones recomendadas de 40x10 m
aproximadamente.
En el grafico 15, que se presenta a continuación se puede evidenciar el diseño
propuesto en el presente trabajo
64
Grafico 15. Diseño Propuesto sistema de drenaje
Fuente. [48]
65
10. IMPACTO SOCIAL
El principal impacto positivo que tiene la implementación de este proyecto es la
reducción de la carga contaminante que ingresa a las plantas de tratamiento de agua
residual facilitando el trabajo de su depuración y, por ende, reduciendo los costos del
tratamiento. Los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible funcionan esencialmente
por filtración lo que ayuda a disminuir la carga de sedimentos presentes en el agua,
factor que causa la colmatación de filtros en las PTAR, mientras que el uso de
vegetación favorece la retención de nutrientes y la eliminación de algunos compuestos
nocivos.
Debido a que los SUDS son una alternativa para captar los volúmenes de agua que se
producen en eventos de escorrentía, es válido afirmar que su utilización en la ciudad
como una forma complementaria de los sistemas de alcantarillado contribuiría a evitar
la acumulación de agua lluvia en depresiones en las vías o andenes, de esta forma se
evitaría que se causen daños sobre las vías por arrastre del material sub-superficial de
construcción e impediría que el agua se encuentre aún más susceptible a factores de
contaminación externos, además de permitir su fácil evacuación previniendo eventos
de inundaciones en zonas vulnerables de la ciudad.
La implementación de los SUDS en la ciudad evitaría que se produjeran impactos
negativos sobre los ecosistemas por la interrupción de ciertas etapas del ciclo
hidrológico natural permitiendo: la alimentación de los sistemas acuíferos, la
eliminación natural de sustancias presentes en el agua, menor concentración de los
caudales de escorrentía, menor lavado del suelo, entre otras cosas; por otro lado los
SUDS también aportan un gran valor ecológico y estético a la zona donde se
desarrollen.
Al determinar que existe una relación entre el tipo de suelo y la presencia de
contaminantes en puntos específicos de la ciudad, es posible proponer medidas en las
que se intervengan los problemas determinados y de esta manera se logre disminuir la
concentración de los contaminantes emitidos desde su fuente.
66
11. CONCLUSIONES
Con el presente trabajo se concluye que el uso del suelo si influye en las
características presentes en las aguas residuales provenientes del agua lluvia
de escorrentía; se encontró que un uso de suelo industrial o con características
similares a las del lugar seleccionado (tránsito de vehículos de carga pesada)
tiende a generar mayor cantidad de compuestos inorgánicos y partículas
minerales en el agua, mientras que un uso residencial presentaría altos niveles
de materia orgánica.
El uso de suelo industrial tiende a tener valores más altos en la mayoría de los
parámetros medidos, siendo los más relevantes la presencia de los
compuestos de nitrógeno, los sólidos y la alcalinidad, donde a partir de estos
se pudo determinar la presencia de carbonatos asociados al flujo vehicular de
carga pesada.
La zona residencial y la zona de parqueadero presentaron características
similares debido a que se encontraban influenciadas por factores semejantes,
como: presencia de tráfico vehicular, tráfico peatonal y presencia de especies
vegetales; sin embargo el parámetro diferencial del uso de suelo vehicular con
respecto al residencial, es una mayor cantidad de solidos totales y una menor
DQO, debido a que en esta zona el número de especies vegetales era bajo y
de menor tamaño en comparación con el uso residencial.
Las tecnologías más versátiles para implementar en cada zona de estudio
resultan ser los depósitos de infiltración, principalmente porque su ubicación es
subterránea, permite modificaciones en cuanto a su diseño y sus dimensiones
son adaptables al lugar de implementación.
La implementación de depósitos de infiltración subterráneos en las zonas de
estudio se puede implementar con modificaciones en su diseño sustituyendo la
percolación libre del agua hacia el subsuelo por su deposición sobre una
tubería que conduzca el agua hacia el sistema convencional de desagüe.
Los valores encontrados de los parámetros medidos en el presente documento
pueden llegar a aumentar dependiendo del tiempo seco que antecede a un
periodo de tormenta ya que se produce una mayor acumulación de
contaminantes sobre las superficies que se lavan con el agua de escorrentía.
Los resultados del análisis de las muestras de agua lluvia indican que esta
presenta menores niveles en la mayoría de los parámetros medidos que el
67
agua de escorrentía, aquí se evidencia claramente el efecto de la escorrentía
sobre las características del agua recolectada por el sistema de alcantarillado.
12. RECOMENDACIONES
Este tipo de estudios puede emplearse como un apoyo técnico para ejercer
medidas de control en cuanto al desarrollo urbanístico y el diseño de la red de
alcantarillado, por lo cual se recomienda desarrollar un sistema específico de
drenaje para cada uso del suelo, ya que no todos presentan las mismas
condiciones.
Se recomienda que en caso de encontrar contaminantes específicos que
presenten un mayor impacto al entorno, se efectúen medidas estructurales de
tratamiento para el contaminante específico y posteriormente se implementen
otras etapas en donde se traten los contaminantes de menor relevancia.
Se recomienda que los SUDS sean utilizados como una alternativa adicional
para los sistemas de tratamientos de aguas residuales y que presente cierto
grado de obligatoriedad para reducir la carga contamínate con estrategias
sostenibles.
En caso de encontrar altos niveles de material suspendido, se recomienda que
la remoción de sedimentos y partículas en el agua sea efectuada mediante
tratamientos estructurales que utilicen el principio de precipitación ya que la
infiltración tiende a causar colmatación del medio de una forma más frecuente
y el tiempo de eliminación sería más prolongado.
Para futuros estudios de análisis de agua lluvia por escorrentía, se recomienda
ser más limitante en el momento de seleccionar las zonas de muestreo (usos
del suelo), recolectar un mayor número de muestras que permitan un análisis
más exhaustivo y evaluar las zonas de estudio para determinar los parámetros
más representativos a analizar.
El diseño propuesto del depósito de infiltración subterráneo en la zona
industrial, al tener una forma más longitudinal con respecto a los otros dos
diseños, debería estar acompañado de tuberías perforadas adicionales con el
fin de que se facilite la distribución del agua por todo el medio filtrante.
Se recomienda efectuar medidas que reduzcan la cantidad de Solidos
Suspendidos Totales en el agua antes de su llegada a los depósitos de
68
infiltración subterráneos, esto con el fin de evitar la colmatación del medio y
asegurar los tiempos de drenaje del diseño.
Se recomienda realizar un análisis conjunto de Demanda Química y Biológica
de Oxígeno puesto que solo la DQO sería un parámetro relevante en el caso
de evaluar un efluente de carácter industrial ya que ese valor indicaría que los
resultados corresponden a las sustancias más difíciles de oxidar, mientras que
con la DBO se podría diferenciar la proporción entre la materia orgánica e
inorgánica.
69
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