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IMPACTO DE LA CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO BOGOTÁ SOBRE EL RÍO
MAGDALENA
TATIANA GARCIA BOTERO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ, 2004
IMPACTO DE LA CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO BOGOTÁ SOBRE EL RÍO MAGDALENA
TATIANA GARCIA BOTERO
Proyecto de grado para obtener el titulo de Ingeniera Ambiental
Asesor: Dr. Luis Alejandro Camacho Botero. PhD
A Dios quien me hizo entender que todo esfuerzo tiene su recompensa, a mi familia que tanto quiero y a mis amigos que con una sonrisa me muestran lo bella que es la vida.......
AGRADECIMIENTOS.
Al Dr. Luis Alejandro Camacho por su apoyo y enseñanzas que hicieron posible desarrollar de este proyecto de grado. A mi familia y amigos por la ayuda y la comprensión que me brindaron. A todas las personas que de una u otra forma me ayudaron a desarrollar este proyecto de grado.
Bogotá D.C, Julio del 2004
DOCTOR
MAURICIO SÁNCHEZ SILVA
DIRECTOR DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
Estimado Doctor:
Por medio de la presente hago entrega del proyecto de grado titulado “IMPACTO DE LA
CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO BOGOTÁ SOBRE EL RÍO MAGDALENA” ,
realizado bajo la asesoría del Dr. Luis Alejandro Camacho Botero para obtener el grado de
Ingeniera Ambiental.
Agradezco su atención,
------------------------------------- TATIANA GARCIA BOTERO
TABLA DE CONTENIDO.
1. INTRODUCCIÓN................................................................................................1
1.1 Aspectos Generales...........................................................................................2
1.2 Objetivos............................................................................................................4
1.2.1 Objetivo General........................................................................................4
1.2.2 Objetivos específicos.................................................................................4
1.3 Alcance...............................................................................................................4
1.4 Justificación.......................................................................................................5
1.5 Metodología.......................................................................................................5
1.6 Resultados Principales......................................................................................6
1.7 Resumen del Contenido....................................................................................7
2. REVISIÓN DE USOS Y ESTANDARES DEL RÍO MAGDALENA..............8
2.1 Caracterización de la Cuenca del Río Magdalena....................................8
2.2 Esquematización del Río Magdalena............................................................9
2.3 Usos Actuales del Agua del Río Magdalena................................................11
2.4 Comparación de Normas y Estándares de Calidad del Agua Nacionales e
Internacionales con Respecto al Uso del Agua.........................................12
2.4.1 Normatividad Nacional.......................................................................13
2.4.2 Normatividad Internacional.................................................................14
2.4.3 Comparación de las Normas Nacionales e Internacionales................21
3. EVALUACIÓN DE CONDICIONES DE FRONTERA DEL MODELO
DE CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO MAGDALENA............................23
3.1 Condiciones del Río Magdalena Aguas Arriba.........................................23
3.2 Balance de Los Ríos Sumapaz Y Bogotá...................................................24
3.2.1 Balance del Río Sumapaz en la desembocadura....................................25
3.2.2 Balance del Río Bogota en la desembocadura.......................................29
3.2.3 Porcentajes de error................................................................................32
3.2.4 Porcentajes de aumento o disminución..................................................34
3.3 Factores de Dilución......................................................................................40
3.4 Descargas Vertimientos de Girardot...........................................................41
4. MODELACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO
MAGDALENA....................................................................................................50
4.1 Descripción del Modelo................................................................................50
4.2 Implementación del Modelo.........................................................................52
4.3 Modelación de la Calidad del Agua del Río Magdalena………………..55
5. ESTUDIO DE IMPACTO EN LA CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO
MAGDALENA…………………………………………………………………62
5.1 Análisis de Conflictos Uso Calidad Basados en Balances de Masa……62
5.2 Análisis de Conflictos Uso Calidad Basados en Resultados de la
Modelación ………………………………………………………………...64
6. CONCLUSIONES……………………………………………………………..66
7. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………69
8. ANEXOS
LISTA DE TABLAS
• Tabla 1-Entidades Nacionales e internacionales.
• Tabla2-Resumen criterios de algunos parámetros de calidad para la destinación
del recurso
• Tabla 3-Normatividad Costa Rica
• Tabla 4-Normatividad Estados Unidos
• Tabla 5-Normatividad Brasil
• Tabla 6-Normatividad México.
• Tabla 7-Tipo de patógeno utilizado en cada una de las normas y rango entre el
cuál varia.
• Tabla8-Calidad del agua del Río Magdalena (Puente variante)
• Tabla 9- Carga determinantes calidad del agua del Río Magdalena (puente
variante)
• Tabla 10-Calidad del agua del Río Sumapaz.
• Tabla 11- Carga determinantes calidad del agua del Río Sumapaz
• Tabla 12-Balance de los determinantes de calidad aguas abajo de la descarga del
Río Sumapaz.
• Tabla 13- Cargas determinantes calidad del agua aguas abajo de la descarga del
Río Sumapaz
• Tabla 14- Calidad del agua del Río Bogotá
• Tabla 15 - Carga determinantes calidad del agua del Río Bogota
• Tabla 16- Balance de los determinantes de calidad aguas abajo de la descarga del
Río Sumapaz.
• Tabla 17- Cargas determinantes calidad del agua aguas abajo de la descarga del
Río Bogotá
• Tabla 18- Porcentajes de Error de entre el balance en el sitio 3 y los valores
medidos.
• Tabla 19-Porcentajes de aumento o disminución de las concentraciones de los
determinantes de calidad del agua
• Tabla 20-Porcentajes de aumento o disminución de las cargas de los
determinantes de calidad del agua
• Tabla 21- Porcentaje de las cargas contaminantes aportadas por los ríos Sumapaz
y Bogotá al río Magdalena.
• Tabla 22- Factores de dilución
• Tabla 23- Regresión 1, Constantes A, B, C, D y E para el evento del 14 de
Marzo de 2001. Pozo FLORES 88
• Tabla 24- Regresión 2, Constantes A, B, C, D y E para el evento del 16 de
Marzo de 2001. Pozo FLORES 88
• Tabla 25- Regresión 3, Constantes A, B, C, D y E para el evento del 21 de
Marzo de 2001. Pozo FLORES 88
• Tabla 26- Selección de las Regresiones lineales con sus correspondientes R2
• Tabla 27- Valores Máximos, Mínimos y promedio de las series de tiempo de
Caudal.
• Tabla 28- Carga Total De la ciudad de Girardot.
• Tabla 29-Variables utilizadas en el modelo QUAL2K
• Tabla 30- Conflictos de uso del agua, aguas arriba Río magdalena
• Tabla 31- Conflictos de uso del agua después de las descargas de los Ríos
Sumapaz y Bogota
• Tabla 32- Conflictos de uso del agua en Río magdalena aguas abajo de la
desembocadura del Río Bogotá (Medido)
• Tabla 33-Resultados de la modelación 4 expresados en valores promedio,
máximos y mínimos.
• Tabla 34-Valores de los parámetros determinantes de calidad del agua obtenidos
• en el modelo.
LISTA DE FIGURAS.
• Figura1- Esquema de afluentes del Río Magdalena
• Figura 2-Mínimos valores de patógenos que se pueden observar en las
normatividades de los países analizados.
• Figura 3-Máximos valores de patógenos que se pueden observar en las
normatividades de los países analizados.
• Figura 4- Sitios de análisis del impacto del Río Bogotá sobre el Río
Magdalena.
• Figura 5- Balance de calidad del agua después de la desembocadura del Río
Sumapaz (sitio 2)
• Figura 6- Balance de calidad del agua después de la desembocadura del Río
Bogotá (sitio 3)
• Figura 7- Porcentajes de aumento o disminución del sitio 1 al 2
• Figura 8- Porcentajes de aumento o disminución del sitio 2 al 3
• Figura 9- Porcentajes de aumento o disminución del sitio 1 al 3
• Figura 10- Porcentajes de aumento o disminución de las cargas del sitio 1 al 2
• Figura 11- Porcentajes de aumento o disminución de las cargas del sitio 2 al 3
• Figura 12- Porcentajes de aumento o disminución de las cargas del sitio 1 al 3
• Figura 13- Sitios de descargas de los Colectores.
• Figura 14- Factor multiplicador del Colector San Cayetano
• Figura 15- Factor multiplicador del Colector La Victoria
• Figura 16- Factor multiplicador del Colector La Esperanza
• Figura 17- Fotografía del colector La Victoria.
• Figura 18- Fotografía 2 del colector La Victoria .
• Figura 19- Fotografía del colector La Esperanza .
• Figura 20- Fotografía 2 del colector La Esperanza .
• Figura 21- Carga Total aportada por la ciudad de Girardot.
• Figura 22. Ilustración del Tramo a Modelar.
• Figura 23-Comportamiento del oxígeno disuelto tramo Girardot-Honda.
• Figura 24-Comportamiento de la DBO última tramo Girardot-Honda.
• Figura 25-Comportamiento de la DBO de descomposición lenta Girardot-
Honda.
• Figura 26-Comportamiento de la DBO de descomposición rápida Girardot-
Honda.
• Figura 27-Comportamiento del NH4 Girardot-Honda.
• Figura 28-Comportamiento del nitrógeno orgánico Girardot-Honda.
• Figura 29-Comportamiento del fósforo orgánico tramo Girardot-Honda.
• Figura 30-Comportamiento de las algas tramo Girardot-Honda.
• Figura 31-Velocidades del Río Magdalena Girardot-Honda.
• Figura 32-Comportamiento de los patógenos en el tramo Girardot-Honda.
LISTA DE ANEXOS
• Anexo 1- Balance de parámetros de calidad en la zona de la desembocadura
de los Ríos Sumapaz y Magdalena.
• Anexo 2- Aforos de Caudal, generación de series de tiempo y Factores
Multiplicadores de Caudal para los Colectores.
• Anexo 3-Cálculos y selección de los determinantes de la calidad del agua.
• Anexo 4-Calculo de las cargas aportadas por cada uno de los Colectores
• Anexo 5 -Factores multiplicadores de los determinantes de la calidad del
agua de los colectores
• Anexo 6. Implementación y resultados preliminares del modelo de calidad
del agua del Río Magdalena.
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1. INTRODUCCIÓN
El Río Magdalena es la arteria fluvial más importante de Colombia. Este río, que
cuenta con una longitud aproximada de 1.540 Km, ha visto incrementada
significativamente la población que habita en sus proximidades. Hoy en día la
población que habita en su área de influencia es aproximadamente 33.6 millones de
habitantes lo cuál equivale a un 80% de la población Colombiana para la cuál el río
es fuente de comercio, riqueza, cultura y vida. (CORMAGDALENA, 2002;
Magangue 2001)
La Cuenca del Magdalena, cuyo río más importante es el Río Magdalena,
corresponde aproximadamente a un 24% del territorio Colombiano, y genera el 85%
del Producto Interno Bruto, por lo cual tiene una gran importancia en la economía del
país (CORMAGDALENA, 2002; Magangue 2001). A pesar de esto el Río
Magdalena se encuentra en un alto grado de contaminación en la mayoría de sus
tramos.
La contaminación es un problema económico ya que afecta la productividad, es un
problema de salud porque afecta las vidas humanas y entre otras cosas es un
problema estético ya que afecta la forma en que podemos ver y apreciar la
naturaleza. Por esta razón el objetivo de este proyecto de grado es evaluar el impacto
de la calidad del agua del Rió Bogotá sobre el Río Magdalena, ya que la
contaminación del Río Magdalena es un problema que afecta a todos los
Colombianos.
Por otra parte Girardot se encuentra en el problema de selección de los sistemas de
tratamiento y disposición óptima de sus vertimientos, ya que actualmente se
descargan a los ríos Bogotá y Magdalena sin ningún tipo de tratamiento. Por esto
surge la necesidad de saber por qué es necesario tratar dichos vertimientos y a qué
nivel, teniendo presente cuál es la capacidad de asimilación de la fuente receptora,
los usos del agua aguas abajo, la cantidad y la calidad de las aguas residuales
producidas y finalmente una visión integrada de la cuenca. (Camacho y
DiazGranados, 2003; Camacho, 2003)
La metodología utilizada para analizar el impacto de la calidad del agua del Río
Bogotá sobre el Río Magdalena, se realizó a partir de los usos del agua del Río
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Magdalena, tanto actuales como prospectivos. Posteriormente, se realizó la
caracterización y calificación de las aguas residuales de los colectores que descargan
sus aguas en el Río Magdalena y se analizó el impacto de los vertimientos, teniendo
en cuenta la capacidad de asimilación que tiene el Río Magdalena.
El presente estudio se centró en el tramo en donde el Río Sumapaz y el Río Bogotá
descargan sus aguas al Río Magdalena y se analizó la variación de la calidad del agua
del Río Magdalena desde la altura de Girardot hasta Honda. A partir de los resultados
se realizó el diagnóstico de la problemática ambiental y los conflictos de uso-calidad
del agua.
1.1 Aspectos Generales
Las aguas residuales son el resultado de las actividades humanas, fuentes
generadoras de residuos domésticos, residuos líquidos industriales y agrícolas. Un
alto porcentaje de estas aguas residuales son vertidas a los ríos generando un alto
grado de contaminación el cuál en la mayoría de los casos no alcanza a ser
autodepurado por las corrientes.
Según informes del PENUMA (2000) en los países de Latinoamérica menos del 20%
del agua residual no recibe tratamiento adecuado. El vertimiento de las aguas
residuales en los ríos genera impactos, tales como problemas en la salud de la
población, disminución de la biodiversidad, desaparición de hábitat, disminución de
la pesca, disminución de las actividades turísticas y recreacionales y problemas en la
salud de la población entre otros.
En Colombia sólo el 5% de las aguas residuales reciben tratamiento antes de su
disposición final y dicho tratamiento es de tipo secundario. Este valor es poco
significativo comparado con países como las Bahamas y Republica Dominicana. En
las Bahamas el 85% de las aguas residuales reciben tratamiento antes de su
disposición final, el 60% de las aguas residuales tratadas en las Bahamas reciben
tratamiento primario, el 25% reciben tratamiento secundario y el 15% por otros tipos
de tratamiento (Rolim, 1999). Por otra parte Republica Dominicana le da tratamiento
antes de su disposición final al 85% de sus aguas residuales, de las cuales un 80%
reciben tratamiento primario, y un 20% reciben otros tipos de tratamiento (Rolim,
1999).
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El tratamiento de las aguas residuales para su posterior reutilización es importante y
esencial para la preservación de dicho recurso. El agua tratada se puede usar
benéficamente en actividades como la agricultura, la irrigación y procesos
industriales.
Discriminando por sectores, en Colombia se consume un 85% del agua en la
agricultura, lo cuál equivale a 1000m3/seg, en la industria se utiliza un 3%
correspondiente a 40m3/seg y hay un consumo domestico del 5% correspondiente a
142m3/seg.(Min.Ambiente,2003)
La reutilización del agua se realiza en un mayor porcentaje en la agricultura. Así se
evita la contaminación de los Ríos y se asegura un continuo suministro del recurso.
En las zonas áridas se utiliza el agua para la irrigación evitando así la erosión y
mejorando el paisaje.
La reutilización adecuada del agua es benéfica en los casos en los que sus
características la hacen aptas para su uso. En algunos casos se utiliza el agua cuando
su calidad no la hace apta para riego con restricciones, causando impactos en la salud
pública.
Un ejemplo de una mala reutilización del agua es el caso del Embalse del Muña,
donde el agua se utiliza para riego de pastos, hortalizas, cultivos de ajo y maíz y para
la generación de energía. Debido a la baja calidad del agua del Muña se presentan
diversos problemas, tales como la corrosión de equipos, enfermedades, malos olores
y la proliferación de vectores entre otros. (Min.Ambiente, 2003)
En contraste al caso visto anteriormente se encuentra el municipio de Cucunubá
(Cundinamarca), donde se reutiliza el agua para el riego de pastos obteniendo así
efectos benéficos como una mejor producción lechera y por consiguiente el aumento
en los ingresos de los ganaderos, la disminución en la carga de nutrientes que llega a
la laguna de Fuquene y un mejor mantenimiento de la Planta de Tratamiento de
Aguas Residuales (PTAR).
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1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo General
Analizar el impacto de la calidad del agua del Río Bogotá sobre el Río Magdalena,
para poder obtener un diagnóstico de la problemática ambiental del Río Magdalena y
de los conflictos del uso del agua derivados a su contaminación.
1.2.2 Objetivos específicos
• Investigar los usos actuales del agua del Río Magdalena en el tramo Girardot-
Barrancabermeja y realizar una caracterización de la cuenca del Magdalena.
• Realizar un balance de los parámetros de calidad del agua del Río Magdalena
aguas abajo de las descargas de los Ríos Sumapaz y Bogotá con lo cuál se pueda
identificar el impacto en los determinantes de la calidad del agua.
• A partir de las series de tiempo de pH, temperatura, conductividad y oxígeno
disuelto estimar las series de tiempo de los demás parámetros de calidad del agua,
tales como DBO, SST, nitritos, etc.
• Calcular los factores multiplicadores tanto para los caudales como para los
parámetros de calidad del agua del Río Bogotá en la bocatoma y de los colectores
San Cayetano, La Victoria y La Esperanza, los cuáles transportan las aguas
residuales de Girardot.
• Analizar el impacto de la calidad del agua del Río Bogotá al Río Magdalena en
los aspectos físicos de calidad del agua, aspectos que a su vez afectan los factores
sociales y económicos.
1.3. Alcance
• El alcance de este proyecto de grado incluye una recopilación de la información
topográfica, hidrológica y de calidad del agua existente del Río Magdalena en los
tramos de interés, especialmente en las desembocaduras de los Ríos Bogotá y
Sumapaz.
• Contribuir en el cuidado y la preservación del Río Magdalena y ser fuente de
información en el planteamiento de alternativas de saneamiento.
• Realizar un modelo preliminar de calidad de agua del Río Magdalena que
represente la realidad actual de este Río.
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• Analizar el impacto sobre el Río Magdalena por la descarga del Río Bogotá sobre
este.
• Proveer un punto de partida para futuras investigaciones.
1.4. Justificación
• Este proyecto de grado es importante por que contribuye en la búsqueda de la
sostenibilidad del Río Magdalena para lograr un buen uso presente del agua sin
afectar su uso en futuras generaciones.
• Provee información objetiva acerca del estado real de la contaminación generada
sobre el Río Magdalena por el Río Bogotá.
• Genera una conciencia ambiental para que todos los que contaminamos el Río
Bogotá nos demos cuenta que a su vez estamos contaminando la arteria fluvial más
importante de Colombia.
1.5. Metodología
En primera instancia realizó una revisión bibliográfica en donde se encontraron las
normas y estándares de calidad del agua, los usos actuales del agua del Río
Magdalena y la caracterización y topografía de la cuenca.
Antes de hacer el estudio de impacto en la calidad del agua del Río Magdalena, fue
necesario saber para que se pretendía tratar el agua, ya que no tiene ningún sentido
tratar el agua por tratarla, es necesario saber cuáles son los usos actuales y
prospectivos del agua. De acuerdo a las normas nacionales vigentes se estableció
cuál es la calidad del agua que se requiere a lo largo del Río y así mismo se tuvo en
cuenta la capacidad de autopurificación del Río.
Se tuvo presente que el aspecto físico afecta a su vez los aspectos sociales y
económicos. El aspecto social hace referencia a los impactos generados sobre la
cultura de estas poblaciones, el aspecto económico hace referencia a la calidad del
agua del Río, la cuál permite utilizar el agua para diferentes usos y el impacto físico
hace referencia a los problemas de salud pública qué se pueden generar debido a la
baja calidad del agua.
Se establecieron las condiciones de frontera del modelo de calidad del agua del Río
Magdalena, las cuales están compuestas por las condiciones del Río Magdalena
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aguas arriba, por el balance de los Ríos Sumapaz y Bogotá y por las condiciones de
las descargas de los vertimientos de la ciudad de Girardot.
Para realizar el balance de los parámetros de la calidad del agua en el tramo del Río
Magdalena en el cuál desembocan los Ríos Bogotá y Sumapaz, se utilizaron los datos
levantados en el proyecto de modelación de la calidad del agua del Río Bogotá.
(Uniandes-EAAB, 2002).
Las descargas de la ciudad de Girardot están representadas por medio de las series de
tiempo de los contaminantes. Debido a la falta de información se estimaron las
series de tiempo de los parámetros de calidad del agua desconocidos a partir de las
correlaciones realizadas en la Instrumentación y Análisis Ambiental de una
Subcuenca Urbana de Bogotá, (Uniandes-EAAB, 2001) que son función de la
conductividad, el pH, la temperatura y el oxígeno disuelto, en este caso se tomaron
los datos del Plan maestro de alcantarillado de la ciudad de Girardot (ACUAGYR,
2001).
Así mismo se calcularon los factores multiplicadores de los parámetros de calidad
del agua y de los caudales de los colectores La Victoria, San Cayetano y La
Esperanza y del Río Magdalena en la Bocatoma.
Partiendo de las condiciones de frontera se implementó y se hizo la modelación del
Modelo de calidad del agua del Río Magdalena por medio del programa QUAL2K.
(EPA, 2003)
Finalmente se hizo un estudio del impacto en la calidad del agua del Río Magdalena.
Para esto se analizó el conflicto uso calidad basados en el balance de masa y
posteriormente se analizó el conflicto uso calidad basados en los resultados
preliminares obtenidos a partir de la modelación.
1.6. Resultados principales
Se determino el impacto negativo que genera el Río Bogota sobre el Río Magdalena
debido a los conflictos uso calidad del agua que se presentan debido a que no se
puede realizar la destinación del recurso necesaria para suplir las necesidades de las
personas que viven en las proximidades del Río. A partir de un balance general de
masa y a partir de la modelación de la calidad del agua del río Magdalena se
identificó que la baja calidad del agua que se vio en el Río Magdalena fue causada
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principalmente por las altas concentraciones de Coliformes Totales con las cuales se
superaban los estándares de calidad del agua establecidos por el Decreto 1594 de
1984 restringiendo así su uso.
1.7. Resumen del Contenido
Este proyecto de grado realiza un estudio del impacto en la calidad del agua del Río
Magdalena generado por la calidad del agua del Río Bogotá.
En el capítulo 1 se presenta la introducción, la cuál está compuesta por los aspectos
generales referentes a los vertimientos de aguas residuales en Colombia, la definición
del problema y la metodología que se siguió en el desarrollo de este proyecto.
En el capítulo 2 se presenta la revisión de usos y estándares de calidad del agua, con
el fin de establecer cuáles son los estándares de calidad del agua a los cuáles se
quiere llegar al implementar un sistema de tratamiento y así mismo que determinan
los usos prospectivos del agua.
En el capítulo 3 se realiza una evaluación de las condiciones de frontera del modelo,
las cuáles se utilizarán en la implementación del mismo, de igual modo en este
capítulo se realiza el balance de masa de los Ríos Bogotá y Sumapaz y también se
realizan las series de tiempo de caudal y de parámetros determinantes de calidad del
agua.
En el capítulo o 4 se realiza una descripción, implementación y modelación de la
calidad del agua del Río Magdalena realizado por medio del programa de
modelación QUAL2K. (EPA, 2003)
En el capítulo 5 se realiza un análisis de conflictos uso calidad del agua basados en el
balance de masa realizado en el capitulo 4 y así mismo un análisis de conflictos uso
calidad basados en los resultados de la modelación de la calidad del agua del Río
Magdalena realizada en el capitulo 5.
En el capítulo 6 se presentan las conclusiones obtenidas durante el desarrollo de este
proyecto.
En el capítulo 7 se presenta la bibliografía utilizada para desarrollar este proyecto.
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2. REVISIÓN DE USOS Y ESTANDARES DEL RÍO MAGDALENA
2.1 Caracterización de la Cuenca del Río Magdalena
La cuenca del Magdalena esta muy influenciada por la acción del hombre, ya que
concentra la mayor parte de la población Colombiana. La cuenca del Magdalena está
conformada por 31 ríos principales entre otros afluentes. Esta cuenca se ha
convertido en la más importante de Colombia ya que, como se mencionó
anteriormente, concentra la mayor parte de la población y así mismo genera el 85%
del Producto Interno Bruto de Colombia. En esta cuenca se concentra el 85% de las
actividades agropecuarias de Colombia, se genera el 95% de la producción
termoeléctrica y el 70% de la producción hidroeléctrica. (CORMAGDALENA,
2002; Magangue 2001)
La Cuenca del Magdalena cuenta con 23 Corporaciones Autónomas regionales y 4
Departamentos Administrativos Ambientales. Se encuentra ubicada en la zona
tropical, por lo cual recibe una gran cantidad de la radiación solar, los valores de
brillo solar están aproximadamente entre 5 y 8 horas/diarias. Tiene una gran
influencia de los océanos Caribe y Atlántico lo cuál hace que el clima sea variable, y
la evaporación oscila entre 1100 hasta 1900 mm/año. (IDEAM,
CORMAGDALENA, 2002)
Por otra parte su cobertura vegetal es muy variada y así mismo atribuyen una gran
diversidad de ecosistemas a la Cuenca del Magdalena. (IDEAM,
CORMAGDALENA, 2002)
Tiene una densidad de población promedio de 113.2 hab/Km2. Según el índice de
calidad de vida (ICV) y el Índice de necesidades básicas (NBI) en la parte central y
en las zonas urbanas se presentan las mejores condiciones de vida. Por otra parte en
la costa caribe, la parte baja de la cuenca y en el Magdalena medio se presentan las
condiciones más críticas de vida. (IDEAM, CORMAGDALENA, 2002)
La Cuenca del Magdalena concentra la mayor parte de las actividades económicas de
Colombia (IDEAM, CORMAGDALENA, 2002). La economía genera riqueza,
bienes y servicios, y a su vez genera una contaminación al ambiente, un impacto a la
población y a los ecosistemas de la zona y una presión económica, política, social y
ecológica.
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En la cuenca se realizan diferentes tipos de actividades, tales como mineras,
agrícolas, industriales y ganaderas. Las actividades extractivas del suelo realizadas
en la cuenca son principalmente la explotación de níquel, petróleo, carbón,
esmeraldas y oro. El 9.3% de la cuenca se utiliza para las actividades agrícolas. En
la cuenca se realizan actividades industriales, las cuáles devuelven al ambiente
aproximadamente un 90% del agua que se utiliza en los diferentes procesos que éstas
requieren. Y finalmente se desarrollan actividades ganaderas, las cuáles tienen una
gran demanda de área. (IDEAM, CORMAGDALENA, 2002)
2.2 Esquematización Del Río Magdalena
En la Figura 1 se muestra la esquematización de afluentes del Río Magdalena con el
correspondiente abscisado, el cuál fue medido con un correcaminos a partir de
mapas en escala 1:100.000.
La sección que se encuentra sombreada tiene las desembocaduras de los Ríos
Sumapaz y Bogotá, y así mismo equivale a la zona en la cuál nos concentraremos
para hacer el balance de los parámetros de calidad del agua.
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Figura1- Esquema de afluentes del Río Magdalena
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2.3 Usos Actuales del Agua del Río Magdalena
Los Usos actuales del agua del Río Magdalena se analizarán en el tramo del Río
Magdalena comprendido desde la Ciudad de Girardot hasta la Ciudad de
Barrancabermeja.
• GIRARDOT: Las aguas del Río Magdalena son utilizadas para el riego de
cultivos tales como Algodón, Arroz, Fríjol y maní, para actividades de recreación
tales como natación, canotaje y la pesca. Las actividades económicas de Girardot
son la agricultura, la ganadería y el comercio.
• HONDA: Las aguas del Río Magdalena son utilizadas para la navegación y la
pesca. Es centro de comercio, se desarrollan actividades turísticas, manufactureras y
pesqueras.
• PTO. SALGAR: Las aguas del Río Magdalena son utilizadas para la navegación
y la pesca.
• LA DORADA: Las aguas del Río Magdalena son utilizadas para la navegación,
riego de cultivos y pesca. Las principales actividades económicas son la ganadería
extensiva, la agricultura, la pesca, el comercio, la minería del oro, y el desarrollo de
la pequeña industria.
• BUENAVISTA: Las aguas del Río Magdalena son utilizadas para la navegación
y la pesca.
• PTO. BERRÍO: Las aguas del Río Magdalena son utilizadas para la navegación,
transporte de manufacturas para la producción del cemento y la pesca. Las
principales actividades económicas son la ganadería, la pesca y el comercio.
• BARRANCABERMEJA: Las aguas del Río Magdalena son utilizadas para la
navegación, riego de cultivos, actividades de recreación como la natación, suministro
de agua para el ganado, para las actividades petrolíferas en sistemas de enfriamiento
y la pesca. Las principales actividades económicas son la explotación y refinación
del petróleo, la industria petroquímica, la agricultura, la ganadería extensiva y la
pesca.
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2.4 Comparación de Normas y Estándares de Calidad del Agua Nacionales e
Internacionales con Respecto al Uso del Agua
Las normas y estándares de calidad del agua son guías que se usan para tomar
decisiones en la asignación de usos del agua, en el ordenamiento e indican las
características que debe tener el agua para cada uso.
En la mayoría de los casos el agua se reutiliza sin tener en cuenta cuál es la calidad
que tiene ésta, reutilizar las aguas es una forma de aprovechar dicho recurso
eficientemente. Por medio de las normas y estándares de calidad del agua se
garantiza el cuidado de la salud humana. Con el fin de alcanzar dicho objetivo se
fijan los valores permisibles de los parámetros determinantes de la calidad del agua
para cada uno de los usos que se le puede dar a dicho recurso.
La fijación de las normas y de los estándares de calidad del agua debe estar ligada
tanto al cuidado de la salud humana, como se menciono anteriormente, como a la
situación socioeconómica del país la cuál indicaría si es posible o no alcanzar dichos
requerimientos.
En este capítulo se pretende hacer una breve descripción de la normatividad
internacional y nacional y de esta forma analizar y comparar los valores permisibles
de los parámetros de calidad del agua y los usos que se le pueden dar a este recurso.
Una de las funciones de las autoridades ambientales, es establecer los estándares en
los cuáles se especifican las concentraciones máximas de parámetros determinantes
de la calidad del agua de los efluentes de actividades industriales y domésticas que
son vertidos a cuerpos de agua. De esta manera se puede evitar la degradación de la
calidad del agua, la contaminación que puede sufrir un cuerpo de agua y los
problemas de salud pública que pueden afectar a la población.
En la Tabla-1 se ilustran las entidades encargadas de la regulación de la calidad del
agua para los diferentes usos de esta.
IAMB 200410 04
13
Tabla 1-Entidades Nacionales e internacionales.
PAIS ENTIDAD RESPONSABLE
COLOMBIA
• Ministerio del Medio Ambiente • Corporaciones Autónomas Regionales • Comisión de Regulación de Agua
Potable y Saneamiento Básico. • Departamento técnico Administrativo del
Medio Ambiente (DAMA). ESTADOS UNIDOS • Enviromental Protection Agency (EPA)
BRASIL • Consejo Nacional del Medio Ambiente (CONAMA).
MÉXICO • Secretaría del Medio Ambiente Recursos Naturales y Pesca.
COSTA RICA • Ministerio de Ambiente y energía
MUNDIALMENTE • Organización mundial de la Salud (OMS).
(Jiménez R,2003)
Las normas son muy importantes, ya que éstas tienen como objetivo primordial
proteger los recursos hídricos, y de ésta forma se protege la salud del hombre y de las
especies en general.
2.4.1 Normatividad Nacional
Las Corporaciones Autónomas regionales, entre otras responsabilidades, tienen que
manejar y controlar el recurso hídrico de su cuenca. Al regularizar el buen manejo
del agua de uso público se evita la degradación de la calidad del agua y la
contaminación de la misma.
Los recursos que no se encuentran bajo la jurisdicción de alguna Corporación
Autónoma Regional son administrados y regulados bajo el Decreto 1594 de 1984 del
Ministerio de Agricultura. Este decreto establece los estándares máximos
permisibles de contaminantes para los diferentes usos que se le puede dar al agua.
Según este decreto el agua se puede usar para consumo humano y doméstico,
preservación de flora y fauna, uso agrícola, pecuario, recreativo, industrial, y para el
transporte. Este decreto nombra las sustancias de interés sanitario, describe los
factores importantes para el ordenamiento del recurso, indica las posibles
destinaciones que pueden tener las aguas superficiales, subterráneas, marítimas,
estuarias y servidas. De igual forma este decreto indica los criterios de calidad para
la destinación del recurso, indica las posibles concesiones, establece las normas
IAMB 200410 04
14
básicas de todo vertimiento, establece el procedimiento para obtener permisos de
vertimiento, describe los planes de cumplimiento para los usuarios ya existentes y
establece las tasas retributivas, con lo cuál se logra controlar la contaminación.
El decreto establece que la entidad encargada del manejo y administración del
recurso el recurso (EMAR) debe hacer cumplir este. En este momento las
Corporaciones Autónomas Regionales se encargan de hacer esta labor.
Algunos de los parámetros de calidad del agua para la destinación de dicho recurso
se encuentran resumidos en la tabla-2, donde se especifican los valores de los
parámetros de calidad de agua para cada uno de los posibles usos de éste.
Tabla2- Resumen criterios de algunos parámetros de calidad para la destinación del
recurso
Pará
met
ro
Con
sum
o hu
man
o y
dom
éstic
o. T
rata
mie
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Con
sum
o hu
man
o y
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Pecu
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prim
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Rec
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secu
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io
Indu
stri
al
PH 5.0-9.0 6.5-8.5 6.5-9.0 4.5-9.0 4.5-9.1 5.0-9.0 5.0-9.0 5.0-9.1Oxígeno Disuelto(mg/l) 5.0-4.0 70% Os 70% Os Coliformes Totales (NMP/100ml) 20000 1000 5000 1000 1000 5000 5000 Cobre(mg/l) 1 1 0,2 0,5 Plomo(mg/l) 0,05 0,05 0,01 5 0,1 Cadmio(mg/l) 0,01 0,01 0,01 0,01 0,05 Níquel(mg/l) 0,01 0,2 0.2 Cromo(mg/l) 0,05 0,05 0,01 0,1 1
2.4.2 Normatividad Internacional
• NORMATIVIDAD COSTA RICA
El ministerio de Ambiente y Energía de la República de Costa Rica estableció “El
reglamento para la clasificación y evaluación de la calidad de cuerpos de agua
superficiales”. En el cuál debido al deterioro de la calidad de los cuerpos de agua
superficiales de Costa Rica y a la importancia que estos representan tanto al ambiente
IAMB 200410 04
15
como a los seres humanos se reglamentan los criterios y así mismo las metodologías
por las cuáles se puede evaluar la calidad de los cuerpos de agua superficial con el
fin de clasificarlas para los diferentes usos que se les puede dar a éstos.
Esta normativa clasifica el agua según los usos que se le pueden dar a este recurso.
Existen entonces 5 clases en las cuales se resumen los posibles usos del agua.
Clase 1: El agua se usa para abastecimiento doméstico con tratamiento simplificado,
para la protección de las comunidades acuáticas, para la recreación de contacto
primario, para la irrigación de hortalizas y frutas que se consumen sin quitarle la
cáscara y para la acuacultura.
Clase 2: El agua se usa para abastecimiento doméstico después de tratamiento
convencional, para actividades primarias de contacto primario, para la protección de
las comunidades acuáticas y para la acuacultura.
Clase 3: El agua se utiliza para las actividades pecuarias, para abastecer el suministro
de agua para abrevadero sin limitaciones, para el riego de especies arbóreas, cereales
y plantas forrajeras y finalmente para la navegación.
Clase 4: El agua se utiliza para las actividades agrícolas y pecuarias sin limitación,
para el abastecimiento domestico e industrial con tratamiento avanzado, para la
generación hidroeléctrica con limitaciones de pH y carga de sedimentos.
Clase 5: El agua se utiliza para el transporte, realizar procesos de dilución, para la
eliminación de residuos y desechos.
En la Tabla-3 se encuentra un resumen de las concentraciones máximas permisibles
para las diferentes clases.
IAMB 200410 04
16
Tabla 3- Normatividad Costa Rica
Parámetro Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4 Clase 5
PH 6.5 a 8.5 6.5 a 8.5 6 a 9 5.5 a 9.5 5.5 a 9.5
Oxígeno Disuelto(mg/l) >7 7 a 5 5 a 4 3 a 2 <2
DBO(mg/l) <5 5 a 10 10 a 20 20 a 50 50 a 100
DQO(mg/l) 20 20 a 25 25 a 50 50 a 100 100 a 300
SST(mg/l) <10 10 a 25 25 a 100 100 a 300 >300
Amonio(mg/l) 0.5 0.5 a 1 1 a 2 2 a 5 5
Coliformes Fecales(NMP/100ml) <20 20 a 1000 1000 a 2000 2000 a 5000 >5000
Cobre(mg/l) 0.5 0.5 a 1 1 a 1.5 1.5 a 2 2 a 2.5
Plomo(mg/l) 0.03 0.03 a 0.05 0.05 a 0.1 0.1 a 0.2 0.2
Cadmio(mg/l) 0.005 0.005 0.01 0.02 0.02
Níquel(mg/l) 0.05 0.05 0.1 0.2 0.3
Cromo(mg/l) 0.05 0.05 0.2 0.5 0.5
• NORMATIVIDAD ESTADOS UNIDOS
La Agencia de protección ambiental (EPA, Environmental protection agency) es la
agencia que se encarga de regular y de establecer los parámetros ambientales en
Estados Unidos mientras que no existan regulaciones de éstos en los diferentes
estados.
Con el fin de establecer regulaciones ambientales con respecto a la reutilización de
las aguas superficiales la EPA publicó una guía para el reuso del agua ( Guidelines
for water reuse).
En esta guía las regulaciones se dividen en las siguientes categorías según el
determinado uso que se le puede dar al agua: Uso urbano con y sin restricción, uso en
la agricultura para cultivos de productos alimenticios procesados y no procesados y
cultivos de productos no alimenticios, uso recreacional con y sin restricciones, uso
estético, uso en construcciones, uso industrial, uso ambiental(humedales) y uso para
recarga de acuíferos, entre otros.
En esta ocasión se le pondrá especial atención a las siguientes categorías:
• Uso Urbano sin restricción: irrigación de parques y jardines, fuentes decorativas,
aires acondicionados, descarga de sanitarios.
IAMB 200410 04
17
• Uso Urbano con restricción: irrigación de áreas en las cuáles el acceso es
controlado.
• Agricultura y cultivos alimenticios. Esta clasificación se divide en dos partes
dependiendo si el alimento es procesado o no.
• Agricultura y cultivos no alimenticios tales como pastizales.
• Uso recreacional sin restricciones: se permite un contacto directo del cuerpo con
el agua.
• Uso industrial: Se usa el agua para sistemas de enfriamiento principalmente.
En la Tabla 4 se resumen los parámetros determinantes de calidad del agua sugeridos
en la guía para el reuso del agua para algunos de los usos que se le puede dar a éste
recurso.
Tabla-4 Normatividad Estados Unidos
Uso Urbano agricultura
Pará
met
ro
Con
res
tric
ción
sin
rest
ricc
ión
Cul
tivos
, al
imen
tos
proc
esad
os
Cul
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o al
imen
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cció
n
Indu
stri
al
pH 6 a 9 6 a 9 6 a 9 6 a 9 6 a 9 6 a 9 6.9-9 DBO(mg/l) <10 <30 <10 <30 <30 <10 <30 SST(mg/l) - <30 - <30 <30 - <30 Coliformes Fecales(NMP/100ml) 14 <200 14 <200 <200 14 <200 Cobre(mg/l) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 Plomo(mg/l) 5 5 5 5 5 5 5 Cadmio(mg/l) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 Níquel(mg/l) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 Cromo(mg/l) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
• NORMATIVIDAD BRASIL
El consejo Nacional del Medio Ambiente (CONAMA) mediante “ La Resolución
No. 20 de CONAMA, del 18 de junio de 1986” clasifica los cuerpos de agua
superficiales en diferentes categorías, tales como Aguas dulces, aguas salinas y aguas
salobres. De igual forma establece las concentraciones máximas permisibles de los
principales contaminantes y las condiciones máximas permisibles para el vertimiento
IAMB 200410 04
18
de aguas residuales a los cuerpos de agua, de esta forma se establecen los parámetros
de calidad del agua según el uso que se le pueda dar a dicho recurso.
Esta resolución incluye parámetros como fenoles, cianatos, metales pesados y
sustancias como los PCBs las cuáles con la estructura actual de laboratorios de Brasil
son difíciles de medir, por tal motivo se dificulta la utilización de ésta como
instrumento legal.
Según esta resolución se establecen los posibles usos de las aguas dulces, dichos usos
se encuentran clasificados de la siguiente manera:
Clase especial:
Se encuentran las aguas destinadas para:
• Abastecimiento doméstico sin desinfección previa o con desinfección simple.
• Preservación del equilibrio natural de las comunidades de las diferentes especies
acuáticas.
Clase 1:
Se encuentran las aguas destinadas para:
• Abastecimiento doméstico con tratamiento primario.
• Protección de comunidades acuáticas.
• Recreación por contacto primario, entre estas actividades se destacan la natación
y el esquí acuático.
• Irrigación de hortalizas consumidas crudas o de frutas que se consumen con la
cáscara.
• Criaderos naturales o acuicultura intensiva de especies que sean para el consumo
humano.
Clase 2:
Se encuentran las aguas destinadas para:
• Abastecimiento doméstico con tratamiento convencional.
• Protección de las comunidades acuáticas.
• Recreación con contacto primario (esquí y natación)
IAMB 200410 04
19
• Irrigación de hortalizas y de plantas fructíferas.
• Criaderos naturales o acuicultura intensiva de especies que sean para el consumo
humano.
Clase 3:
Se encuentran las aguas destinadas para:
• Abastecimiento doméstico con tratamiento convencional.
• Irrigación de especies arbóreas, cerealíferas y de forraje.
• Fuente de agua para los animales.
Clase 4:
Se encuentran las aguas destinadas para:
• Navegación
• Uso estético o mantenimiento de la armonía del paisaje.
• Usos menos exigentes.
En la Tabla 5 se encuentra un resumen de las concentraciones máximas permisibles
dentro de la normativa de Brasil.
Tabla 5- Normatividad Brasil
Parámetro Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4 PH 6 a 9 6 a 9 6 a 9 6 a 9 Oxígeno Disuelto(mg/l) 6 5 4 >2 DBO(mg/l) 3 5 10 - DQO(mg/l) - - - - SST(mg/l) - - - - NTK(mg/l) - - - - Amonio(mg/l) - - - - Fósforo Total(mg/l) - - - - Coliformes Totales(NMP/100ml) 1250 5000 20000 - Escherichia Coli(NMP/100ml) - - - - Coliformes Fecales(NMP/100ml) 250 1000 4000 - Cobre(mg/l) - 0.02 0.5 - Plomo(mg/l) - 0.03 0.05 - Cadmio(mg/l) - 0.001 0.01 - Níquel(mg/l) - 0.025 0.025 - Cromo(mg/l) - 0.05 0.05 -
• NORMATIVA MÉXICO
IAMB 200410 04
20
La secretaria del medio ambiente, recursos naturales y pesca de México mediante la
norma oficial “NOM-001-ECOL de 1996” establece los limites máximos permisibles
de los contaminantes en las descargas de aguas residuales en las aguas y bienes de
México. El principal objetivo de esta norma es proteger la calidad de los cuerpos de
agua superficiales y así mismo hacer posible el uso de estos.
En esta norma los Coliformes fecales son el indicador para determinar la
contaminación por patógenos, este tipo de contaminación es muy importante ya que
es la principal fuente de problemas de salud publica.
La mayoría de las normas existentes a nivel internacional son hechas en base a
normas de otros países, en la norma NOM-001-ECOL de 1996 se evalúa el grado de
concordancia con otras normas y recomendaciones internacionales y a partir de dicho
análisis en esta norma se especifica que “no hay normas equivalentes a esta, las
disposiciones de carácter interno que existen en otros países no reúnen los elementos
y preceptos de orden técnico y jurídico que en esta norma oficial Mexicana se
integran y complementan de manera coherente, con base en los fundamentos técnicos
y científicos reconocidos internacionalmente”.
En la Tabla 6 se encuentra un resumen de las concentraciones máximas permisibles
dentro de la normativa de México.
Tabla 6-Normatividad México
Parámetro Agrícola Publico urbano
Protección de la vida acuática
PH 5 a 10 5 a 10 5 a 10 Oxígeno Disuelto(mg/l) - - - DBO(mg/l) 200 150 60 DQO(mg/l) - - - SST(mg/l) 200 125 60 NTK(mg/l) - - - Amonio(mg/l) - - - Fósforo Total(mg/l) 30 30 10 Coliformes Totales(NMP/100ml) - - - Escherichia Coli(NMP/100ml) - - - Coliformes Fecales(NMP/100ml) 2000 2000 2000 Cobre(mg/l) 6 6 6 Plomo(mg/l) 1 0.4 0.4 Cadmio(mg/l) 0.2 0.2 0.2 Níquel(mg/l) 4 4 4 Cromo(mg/l) 1.5 1 1
IAMB 200410 04
21
2.4.3 Comparación de las normas nacionales e internacionales
Al comparar las normas nacionales con las internacionales se ve una clara diferencia
en la forma en que éstas, están desarrolladas. La diferencia se ve representada en la
clasificación según los usos que se le pude dar al agua y en los valores de las
concentraciones permisibles que para cada uno de los usos varían considerablemente
entre los diferentes países.
El autor considera que el parámetro que determina la calidad del agua en la
normatividad Colombiana son los Coliformes totales. Por tal motivo analizaremos el
tipo de patógeno que se utiliza en cada norma y el rango entre el cual varía en los
diferentes usos que se le puede dar al agua.
En la Tabla-7 se puede observar el indicador de contaminación por patógenos que se
utiliza en la normatividad de cada país. De igual forma se puede observar el rango
en el cual oscila éste entre los diferentes usos.
Tabla 7- Tipo de patógeno utilizado en cada una de las normas y rango entre el cual
varía.
Rango entre los diferentes usosPaíses Patógeno Mínimo valor Máximo valor Colombia Coliformes Totales (NMP/100ml) 1000 20000 Costa Rica Coliformes Fecales (NMP/100ml) 20 5000 Estados Unidos Coliformes Fecales (NMP/100ml) 14 200 México Coliformes Fecales (NMP/100ml) 240 2000
Coliformes Totales (NMP/100ml) 1250 20000 Brasil Coliformes Fecales (NMP/100ml) 250 4000
De igual modo esta diferencia existente entre el tipo de patógeno utilizado en cada
una de las normas y los valores permitidos por éstas la podemos observar en las
figuras 2 y 3.
Se puede Observar que la norma de Estados Unidos exige el valor más bajo de
Coliformes Fecales entre las normas de estos países, este valor se define como no
detestable. Así mismo el país que permite el valor más alto de Coliformes Fecales es
Costa rica con un valor de 5000 NMP/100ml.
IAMB 200410 04
22
Los países que utilizan como indicador de contaminación por patógenos son
Colombia y Brasil aunque en algunos estados de Estados Unidos se regulan también
los Coliformes totales.
Figura 2-Mínimos valores de patógenos que se pueden observar en las
normatividades de los países analizados.
Figura 3-Máximos valores de patógenos que se pueden observar en las
normatividades de los países analizados.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
C.to
tale
s-C
olom
bia
C.fe
cale
s-C
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Ric
a
C.fe
cale
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cale
s-M
éxic
o
C.to
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s-Br
asil
C.fe
cale
s-Br
asil
Valores Minimos
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
C.to
tale
s-C
olom
bia
C.fe
cale
s-C
osta
Ric
a
C.fe
cale
s-Es
tado
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nido
s
C.fe
cale
s-M
éxic
o
C.to
tale
s-Br
asil
C.fe
cale
s-Br
asil
Valores Máximos
IAMB 200410 04
23
3. EVALUACIÓN DE CONDICIONES DE FRONTERA DEL MODELO DE
CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO MAGDALENA
En este capítulo se evaluaran las condiciones de frontera del modelo de calidad del
agua del Río Magdalena, para ésto se utilizarán las mediciones de campo obtenidas
en las campañas 2 a 5 realizadas en agosto y octubre del 2001 y así mismo en mayo
y julio del 2002.
3.1 Condiciones del Río Magdalena Aguas Arriba
Las condiciones del Río Magdalena Aguas arriba son muy importantes ya que
establecen una línea base para el análisis del impacto de la calidad del agua del Río
Bogotá sobre el Río Magdalena.
En la Tabla 8 y Tabla 9 se resumen los parámetros determinantes de la calidad del
agua del Río Magdalena aguas arriba de las desembocaduras de los Ríos Sumapaz y
Bogotá y las cargas contaminantes respectivamente.
Tabla 8- Calidad del agua del Río Magdalena (Puente variante)
RÍO MAGDALENA AGUAS ARRIBA DE LA DESEMBOCADURA DEL RÍO SUMAPAZ
PARÁMETRO MAX. MIN. PROM. Caudal (m3/s) 1342,530 299,070 651,440 Oxígeno Disuelto(mg/l) 7,000 6,400 6,750 DBO(mg/l) 17,000 7,500 12,333 SST(mg/l) 625,000 72,000 249,000 NTK(mg/l) 2,170 0,550 1,210 Amonio(mg/l) 1,400 1,400 1,400 Fósforo Total(mg/l) 2,770 0,900 1,547 Coliformes Totales(NMP/100ml) 1,E+05 6,E+04 8,E+04 Escherichia Coli(NMP/100ml) 2,E+05 2,E+03 6,E+04 Cobre(mg/l) 0,016 0,011 0,013 Plomo(mg/l) 0,028 0,000 0,017 Cadmio(mg/l) 0,008 0,000 0,002 Níquel(mg/l) 0,021 0,000 0,012 Cromo(mg/l) 0,021 0,000 0,008
Como se puede observar en las Tablas 8 y 9 el Río Magdalena en este punto ya tiene
problemas de contaminación, esta contaminación es debida principalmente a la
concentración de Coliformes totales que en promedio es de 8E+04 con lo cuál se
superan los estándares de calidad del agua establecidos por el decreto 1594 de 1984.
Tabla 9- Carga determinantes calidad del agua del Río Magdalena
IAMB 200410 04
24
(Puente variante)
CARGAS DE DETERMINANTES DE CALIDAD DEL AGUA RÍOMAGDALENA AGUAS ARRIBA PARÁMETRO MAX. MIN. PROM Caudal (m3/s) 1342,53 299,07 651,44 Carga Oxígeno Disuelto (ton/día) 811,34 180,74 382,63 Carga DBO (ton/día) 1970,39 0,00 717,06 Carga SST(ton/día) 34196,70 2053,77 15496,92 Carga NTK (ton/día) 118,73 15,69 69,59 Carga Amonio (ton/día) 76,60 0,00 19,15 Carga Fósforo Total (ton/día) 104,31 0,00 57,23 Carga Coliformes Totales(NMP/día) 1,6E+17 1,6E+16 5,7E+16 Carga Escherichia Coli(NMP/día) 1,2E+17 5,7E+14 3,1E+16 Carga Cobre (ton/día) 1,27 0,31 0,70 Carga Plomo (ton/día) 1,97 0,00 1,00 Carga Cadmio(ton/día) 0,44 0,00 0,12 Carga Níquel (ton/día) 1,62 0,00 0,78 Carga Cromo (ton/día) 1,16 0,00 0,58
3.2 Balance de los Ríos Sumapaz y Bogotá
Para hacer el análisis del impacto se realizaron los balances de las concentraciones de
los contaminantes y así mismo se realizaron los balances de las cargas
contaminantes. A partir de estos balances se analizaron los porcentajes de aumento
o disminución de los determinantes de la calidad del agua después de la
desembocadura del Río Sumapaz y del Río Bogotá.
El balance de masa se realiza despreciando la capacidad de autodepuración del Río
Magdalena y así mismo sin contar la carga contaminante de Girardot.
El balance de masa para las descargas de los Ríos Sumapaz y Bogotá sobre el Río
Magdalena se calculo con la siguiente ecuación:
IAMB 200410 04
25
Balance aguas abajo de la desembocadura del Río Sumapaz: ( ) ( )
( )SumapazMagdalena
SumapazSumapazMagdlenaMagdalena
Q
CCsitio Q
QQC
+
+=
**2 (1)
Donde, Q=Caudal (m3/seg)
C=Concentración (mg/L)
Balance aguas abajo de la desembocadura del Río Bogotá:
( ) ( )⎟⎠⎞⎜
⎝⎛
+=
+BogotáMagdalena
BogotáBogotámagdlenaMagdalena
Q
CC
sitioQ
QQC
**
3 (2)
A partir de los resultados obtenidos en las campañas 2, 3, 4 y 5 se realizó el balance
de calidad del agua y se obtuvo la calidad del agua en los sitios 2 y 3 como se ve en
la Figura 4.
Figura 4- Sitios de análisis del impacto del Río Bogotá sobre el Río Magdalena.
En el Anexo 1 se encuentra un análisis detallado del balance de las concentraciones
de los contaminantes y a su vez se encuentran las gráficas que describen el
comportamiento de los mismos en cada uno de los sitios y para cada una de las
campañas.
3.2.1 Balance del Río Sumapaz en la desembocadura
En esta sección realizaremos el Balance de masa después de la desembocadura del
Río Sumapaz, como se indica en la Figura 5.
En la Tabla 10 se muestra un resumen de los parámetros determinantes de la calidad
del agua máximos, mínimos y promedio observados en las campañas de la 2 a la 5 y
IAMB 200410 04
26
así mismo en el anexo 1 se pueden ver los parámetros obtenidos en las diferentes
campañas.
Tabla 10- Calidad del agua del Río Sumapaz
RÍO SUMAPAZ PARÁMETRO MAX. MIN. PROM.
Caudal (m3/s) 159,93 16,06 62,07 Oxígeno Disuelto(mg/l) 8,80 4,50 6,53 DBO(mg/l) 78,00 4,00 31,25 SST(mg/l) 805,00 24,00 393,25 NTK(mg/l) 3,88 0,86 1,89 Amonio(mg/l) 1,64 1,64 1,64 Fósforo Total(mg/l) 0,93 0,13 0,61 Coliformes Totales(NMP/100ml) 1,5E+06 6,2E+05 1,3E+06 Escherichia Coli(NMP/100ml) 1,1E+06 2,0E+04 3,2E+05 Cobre(mg/l) 0,02 0,00 0,00 Plomo(mg/l) 0,02 0,00 0,00 Cadmio(mg/l) 0,00 0,00 0,00 Níquel(mg/l) 0,02 0,00 0,01 Cromo(mg/l) 0,02 0,00 0,01
Al analizar los parámetros de los determinantes de la calidad del agua del Río
Sumapaz se puede observar que existe un rango muy amplio entre los datos
obtenidos en las diferentes campañas. Esto se puede deber a la variabilidad
hidrológica de la zona y a la variabilidad de la carga contaminante que éste recibe de
poblaciones como Melgar y Fusagasuga, las cuáles son poblaciones turísticas y se
presenta un aumento en sus poblaciones los fines de semana y festivos.
La calidad del agua del Río Sumapaz es bastante baja, presenta valores promedio de
Coliformes totales de 1,3E06 NMP/100 ml, de Escherichia Coli de 3,2E05 NMP/100
ml y de sólidos suspendidos totales de 393,25 mg/l, a pesar de la baja calidad del
agua se presentan altos valores de oxígeno disuelto que se encuentran en promedio
alrededor de 6.5 mg/l, esto es debido a que el Río Sumapaz es un Río de montaña,
presentando así una alta tasa de reaireación debido a su pendiente y una alta
turbulencia.
En el Anexo 1 se ilustran los cálculos de las cargas de los determinantes de la calidad
del agua en el Río Sumapaz lo cuál equivale a la concentración del contaminante por
el caudal del Río Sumapaz y así mismo en la Tabla 11 se muestra un resumen de las
cargas máximas, mínimas y promedio.
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Tabla 11- Carga determinantes calidad del agua del Río Sumapaz
CARGAS DE DETERMINANTES DE CALIDAD DEL AGUA RÍO SUMAPAZPARÁMETRO MAX. MIN. PROM
Caudal (m3/s) 159,93 16,06 62,07 Carga Oxígeno Disuelto (ton/día) 73,18 10,40 30,03 Carga DBO (ton/día) 414,22 7,85 193,43 Carga SST(ton/día) 9734,16 33,28 3321,74 Carga NTK (ton/día) 27,06 1,19 11,63 Carga Amonio (ton/día) 7,01 0 1,75 Carga Fósforo Total (ton/día) 10,77 0 3,29 Carga Coliformes Totales(NMP/día) 8,6E+16 2,1E+16 5,0E+16 Carga Escherichia Coli(NMP/día) 4,7E+16 1,2E+15 1,3E+16 Carga Cobre (ton/día) 0,21 0 0,05 Carga Plomo (ton/día) 0,23 0 0,06 Carga Cadmio(ton/día) 0 0 0 Carga Níquel (ton/día) 0,19 0,00 0,07 Carga Cromo (ton/día) 0,14 0,00 0,06
Como se ilustra en la figura 5, el sitio 2 hace referencia al lugar inmediatamente
después de la desembocadura del Río Sumapaz. El balance de masa realizado en el
sitio 2 nos arroja los valores de los determinantes de la calidad del agua después de la
desembocadura de este Río.
Figura 5- Balance de calidad del agua después de la desembocadura del Río
Sumapaz (sitio 2)
En la Tabla 12 se muestra un resumen de los parámetros determinantes de la calidad
del agua máximos, mínimos y promedio obtenidos a partir del balance de masa
realizado en el sitio 2 y así mismo en el anexo 1 se pueden ver los cálculos del
balance de masa de los parámetros de calidad del agua después de la desembocadura
del Río Sumapaz con una ilustración grafica de los mismos.
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Tabla 12-Balance de los determinantes de calidad aguas abajo de la descarga del Río
Sumapaz
DETERMINANTES DE CALIDAD DEL AGUA SITIO 2 PARÁMETRO MAX. MIN. PROM
Oxígeno Disuelto (ton/día) 7,13 6,26 6,71 DBO (ton/día) 18,38 0,28 10,92 SST(ton/día) 638,05 69,77 264,09 NTK (ton/día) 2,29 0,56 1,27 Amonio (ton/día) 1,42 0,00 0,35 Fósforo Total (ton/día) 2,64 0,00 1,11 Coliformes Totales (NMP/día) 1,9E+05 1,3E+05 1,6E+05 Escherichia Coli (NMP/día) 2,8E+05 4,8E+03 7,6E+04 Cobre (ton/día) 0,01 0,01 0,01 Plomo (ton/día) 0,03 0,00 0,02 Cadmio(ton/día) 0,01 0,00 0,00 Níquel (ton/día) 0,02 0,00 0,01 Cromo (ton/día) 0,02 0,00 0,01
De igual modo se calcularon las cargas contaminantes en el sitio 2, en la Tabla 13 se
muestra un resumen de las cargas máximas, mínimas y promedio y así mismo en el
Anexo 1 se muestran los cálculos para obtener éstas y una ilustración gráfica de las
cargas.
Tabla 13- Cargas determinantes calidad del agua aguas abajo de la descarga del
Río Sumapaz
CARGAS DE DETERMINANTES DE CALIDAD DEL AGUA SITIO 2 PARÁMETRO MAX. MIN. PROM
Caudal (m3/s) 1502,46 321,81 713,51 Carga Oxígeno Disuelto (ton/día) 885,20 198,17 412,97 Carga DBO (ton/día) 2386,45 7,86 911,19 Carga SST(ton/día) 37668,65 2088,65 18833,16 Carga NTK (ton/día) 141,92 16,89 81,28 Carga Amonio (ton/día) 83,68 0,00 20,92 Carga Fósforo Total (ton/día) 115,17 0,00 60,56 Carga Coliformes Totales(NMP/día) 5,7E+16 3,8E+16 4,8E+16 Carga Escherichia Coli(NMP/día) 1,7E+17 1,8E+15 4,5E+16 Carga Cobre (ton/día) 1,48 0,31 0,75 Carga Plomo (ton/día) 2,21 0,00 1,06 Carga Cadmio(ton/día) 0,44 0,00 0,12 Carga Níquel (ton/día) 1,82 0,00 0,85 Carga Cromo (ton/día) 1,30 0,00 0,63
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29
3.2.2. Balance del Río Bogotá en la desembocadura
A continuación realizaremos el Balance de masa después de la desembocadura del
Río Bogotá, como se indica en la Figura 6.
En la Tabla 14 se muestra un resumen de los parámetros determinantes de la calidad
del agua máximos, mínimos y promedio observados en las campañas de la 2 a la 5
del Río Bogotá y así mismo en el anexo 1 se pueden ver los parámetros obtenidos en
las diferentes campañas.
Tabla 14- Calidad del agua del Río Bogotá
RÍO BOGOTÁ PARÁMETRO MAX. MIN. PROM.
Caudal (m3/s) 107,34 31,36 53,66 Oxígeno Disuelto(mg/l) 2,40 0,40 1,20 DBO(mg/l) 119,50 21,00 46,88 SST(mg/l) 875,00 150,00 512,50 NTK(mg/l) 25,77 8,52 15,13 Amonio(mg/l) 18,94 5,62 11,10 Fósforo Total(mg/l) 2,51 0,66 1,64 Coliformes Totales(NMP/100ml) 2,5E+07 6,0E+04 8,1E+06 Escherichia Coli(NMP/100ml) 2,5E+07 6,0E+04 6,5E+06 Cobre(mg/l) 0,03 0,00 0,02 Plomo(mg/l) 0,05 0,02 0,04 Cadmio(mg/l) 0,01 0,00 0,00 Níquel(mg/l) 0,07 0,00 0,03 Cromo(mg/l) 0,05 0,01 0,03
En la Tabla 14 se puede ver que los caudales del Río Sumapaz y del Río Bogotá son
similares pero los valores de la mayoría de los determinantes de calidad del agua son
más altos en el Río Bogotá.
El Río Bogotá presenta bajos niveles de oxígeno Disuelto, los cuáles están entre 0,4
y 2, 4 pero a pesar de ser tan bajos en ninguna de las campañas se vieron condiciones
anóxicas.
Los Concentraciones de DBO, sólidos suspendidos totales, NTK, amonio,
Coliformes totales y Escherichia Coli en promedio del Río Bogotá son mayores que
las del Río Sumapaz y del Río Magdalena aguas arriba.
Por lo contrario las Concentraciones de Fósforo Total y de Metales pesados son en
promedio del mismo orden de magnitud.
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30
Se puede decir que el agua del Río Magdalena presenta un alto riesgo de salud
pública, principalmente debido a las altas concentraciones de Coliformes totales y
Escherichia Coli.
En el Anexo 1 se ilustran los cálculos de las cargas de los determinantes de la calidad
del agua en el Río Bogotá, del mismo modo en la Tabla 15 se muestra un resumen de
las cargas máximas, mínimas y promedio de éste.
Tabla 15 - Carga determinantes calidad del agua del Río Bogotá
CARGAS DE DETERMINANTES CALIDAD DEL AGUA RÍO BOGOTÁ PARÁMETRO MAX. MIN. PROM
Caudal (m3/s) 107,34 31,36 53,66 Carga Oxígeno Disuelto (ton/día) 22,24 1,10 7,60 Carga DBO (ton/día) 327,56 59,56 174,73 Carga SST(ton/día) 8108,66 406,11 2952,02 Carga NTK (ton/día) 78,96 37,55 58,57 Carga Amonio (ton/día) 52,08 30,51 41,79 Carga Fósforo Total (ton/día) 9,58 0,00 5,12 Carga Coliformes Totales(NMP/día) 6,9E+17 2,3E+15 2,3E+17 Carga Escherichia Coli (NMP/día) 6,9E+17 2,3E+15 1,8E+17 Carga Cobre (ton/día) 0,28 0,00 0,10 Carga Plomo (ton/día) 0,45 0,05 0,19 Carga Cadmio(ton/día) 0,07 0,00 0,02 Carga Níquel (ton/día) 0,63 0,00 0,19 Carga Cromo (ton/día) 0,45 0,03 0,16
A partir del balance de masa realizado después de la desembocadura del Río Bogotá
se obtuvieron las concentraciones y así mismo las cargas de los determinantes de
calidad del agua en el sitio 3 como se ilustra en la Figura 6.
Figura 6- Balance de calidad del agua después de la desembocadura del Río Bogotá
(sitio 3)
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En el Anexo 1 se encuentra un análisis detallado del balance de las concentraciones
de los determinantes de la calidad del agua y a su vez se encuentran las gráficas que
describen el comportamiento de los mismos en el sitio 3 y para cada una de las
campañas. En la Tabla 16 se muestra un resumen de los determinantes de la calidad
del agua máximos, mínimos y promedio.
Tabla 16- Balance de los determinantes de calidad aguas abajo de la descarga del
Río Sumapaz.
DETERMINANTES DE CALIDAD DEL AGUA SITIO 3 PARÁMETRO MAX. MIN. PROM
Oxígeno Disuelto (ton/día) 6,52 6,00 6,28 DBO (ton/día) 21,79 2,78 13,08 SST(ton/día) 635,25 76,43 286,13 NTK (ton/día) 3,34 1,59 2,27 Amonio (ton/día) 2,20 0,37 1,13 Fósforo Total (ton/día) 2,62 0,00 1,11 Coliformes Totales (NMP/día) 1,3E+06 1,5E+05 5,8E+05 Escherichia Coli (NMP/día) 1,4E+06 1,7E+04 3,7E+05 Cobre (ton/día) 0,01 0,01 0,01 Plomo (ton/día) 0,03 0,00 0,02 Cadmio(ton/día) 0,01 0,00 0,00 Níquel (ton/día) 0,02 0,00 0,01 Cromo (ton/día) 0,02 0,00 0,01
Se calcularon las cargas de los determinantes de calidad del agua en el sitio 2, en la
Tabla 17 se muestra un resumen de las cargas máximas, mínimas y promedio y así
mismo se ve el efecto de la dilución debido a los afluentes de los Ríos Sumapaz y
Bogotá. En el Anexo 1 se muestran los cálculos para obtener estas y una ilustración
grafica de las cargas.
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Tabla 17- Cargas determinantes calidad del agua aguas abajo de la descarga del Río
Bogotá
CARGAS DE CONTAMINANTES SITIO 3 PARÁMETRO MAX. MIN. PROM
Caudal (m3/s) 1609,80 366,01 767,17 Carga Oxígeno Disuelto (ton/día) 907,46 200,17 420,58 Carga DBO (ton/día) 2618,30 88,06 1086,06 Carga SST(ton/día) 41055,48 2495,08 21787,45 Carga NTK (ton/día) 220,93 54,47 139,90 Carga Amonio (ton/día) 135,64 30,54 62,75 Carga Fósforo Total (ton/día) 121,29 0,00 65,69 Carga Coliformes Totales(NMP/día) 7,8E+17 4,8E+16 3,3E+17 Carga Escherichia Coli (NMP/día) 8,5E+17 5,3E+15 2,3E+17 Carga Cobre (ton/día) 1,76 0,38 0,85 Carga Plomo (ton/día) 2,66 0,08 1,25 Carga Cadmio(ton/día) 0,44 0,00 0,14 Carga Níquel (ton/día) 2,45 0,00 1,05 Carga Cromo (ton/día) 1,75 0,05 0,79
3.2.3. Porcentajes de error
A partir de los Balances se encontraron las concentraciones de los determinantes de
la calidad del agua del Río Magdalena aguas abajo de la desembocadura del Río
Bogotá, pero al comparar estos valores con los medidos en el mismo sitio, nos
pudimos dar cuenta que estos diferían de los datos medidos realmente.
En el Anexo 1 se presentan los cálculos de los porcentajes de error encontrados entre
los valores medidos y los valores encontrados por el Balance. El porcentaje de error
corresponde al valor real menos el valor del balance dividido entre el valor real. En
la Tabla 18 se encuentra un resumen de estos porcentajes de error en forma de
máximo, mínimo y promedio.
Al ver los valores descritos en la Tabla 18 nos podemos dar cuenta que en realidad
estos difieren en un alto grado. Esto puede deberse a que el Río no esta
completamente mezclado. Es por eso que surge la necesidad de analizar las
longitudes de mezcla del Río Magdalena.
IAMB 200410 04
33
Tabla 18- Porcentajes de Error de entre el balance en el sitio 3 y los valores
medidos.
Parámetro máximo mínimo promedioOxígeno Disuelto(mg/l) 329.84% 2.20% 93.80% DBO(mg/l) 64.86% 5.14% 33.68% SST(mg/l) 27.05% 0.57% 16.21% NTK(mg/l) 70.28% 6.39% 30.34% Amonio(mg/l) 20.74% 12.70% 16.72% Fósforo Total(mg/l) 185.25% 3.42% 66.83% Coliformes Totales(NMP/100ml) 956.71% 0.73% 374.80% Escherichia Coli(NMP/100ml) 679.68% 20.50% 202.09% Cobre(mg/l) 33.20% 33.10% 33.15% Plomo(mg/l) 89.71% 14.77% 52.24% Cadmio(mg/l) 78.32% 18.18% 48.25% Níquel(mg/l) 46.67% 10.38% 24.65% Cromo(mg/l) 82.42% 82.42% 82.42%
Para calcular la longitud de mezcla se utilizo la ecuación propuesta por Yotsukura
(1968), en la cuál se calcula la longitud de mezcla en la mitad del ancho de la
sección. (Chapra, 1997)
HBULm
2
**52.8= (3)
Donde, Lm= Longitud de mezcla
U= velocidad promedio (m/s)
B= Ancho de la sección (m)
H= Altura promedio (m)
En el Anexo 1 se muestran los cálculos de las longitudes de mezcla en las estaciones
de Nariño, Arrancaplumas, Pto Salgar y Pto Berrio, las cuáles se calcularon a partir
de los aforos de caudal en dichas estaciones.
En la estación de Nariño se encontró una Longitud de mezcla aproximada de 69.047
Km, lo cuál indica que se requieren 69 Km de distancia para alcanzar una mezcla
completa y como se menciono anteriormente se le atribuye a este fenómeno la
diferencia entre las mediciones realizadas en el Río Magdalena aguas abajo de la
desembocadura del Río Sumapaz y las calculadas por medio del balance.
IAMB 200410 04
34
3.2.4 Porcentajes de aumento o disminución
Un factor importante a analizar es el porcentaje de aumento o disminución de las
concentraciones de los contaminantes, ya que de esta forma se ve como influyen los
factores de dilución sobre el Río Magdalena. Los cálculos de dichos porcentajes se
encuentran en el Anexo 1 y así mismo se encuentra una descripción gráfica de estos.
En la Tabla 19 se muestra un resumen de los valores promedio del aumento o
disminución de los determinantes de calidad del agua del sitio 1 al 2, del sitio 2 al 3 y
del sitio 1 al 3, el cuál representa el porcentaje o disminución total por las descargas
de los Ríos Sumapaz y Bogotá.
Tabla 19-Porcentajes de aumento o disminución de las concentraciones de los
determinantes de calidad del agua
Valores promedios de los porcentajes de aumento o disminución
Parámetro 1 a 2 2 a 3 1 a 3 Oxígeno Disuelto(mg/l) -0,6% -6,4% -7,0% DBO(mg/l) 16,5% 232,3% 34,7% SST(mg/l) 5,4% 17,7% 23,6% NTK(mg/l) 4,3% 102,1% 109,0% Amonio(mg/l) 1,2% 54,9% 56,8% Fósforo Total(mg/l) -4,1% 0,6% -3,6% Coliformes Totales(NMP/100ml) 120,2% 274,6% 795,9% Escherichia Coli(NMP/100ml) 98,5% 449,6% 1091,0% Cobre(mg/l) -3,8% 4,6% 0,9% Plomo(mg/l) -4,8% 6,2% 1,3% Cadmio(mg/l) -8,9% 69,1% 52,7% Níquel(mg/l) 0,0% 12,1% 12,1% Cromo(mg/l) 0,0% 0,0% 11,8%
En la figura 7 se ilustran los porcentajes de aumento o disminución de los
determinantes de calidad del agua, reflejando así el impacto que genera la descarga
del Río Sumapaz sobre el Río Magdalena.
Como podemos ver las concentraciones de Coliformes Totales aumentaron
considerablemente en un 120.2% y las concentraciones de Escherichia Coli en un
98.5% y las concentraciones de cadmio disminuyeron en un 8.9%.
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35
Figura 7- Porcentajes de aumento o disminución del sitio 1 al 2
En la Figura 8 podemos ver el impacto negativo que genera el Río Bogotá sobre el
Río Magdalena. En el sitio 3 aumentaron considerablemente la mayoría de las
concentraciones de los determinantes de la calidad del agua principalmente las
concentraciones de DBO, de NTK, Coliformes Totales y Escherichia Coli,
adicionalmente disminuyo el oxígeno disuelto en promedio en un 6.4%.
Cabe decir que estos porcentajes de aumento o disminución son del Río Magdalena
aguas abajo de la desembocadura del Río Sumapaz al Río Magdalena aguas abajo de
la desembocadura del Río Bogotá.
Figura 8- Porcentajes de aumento o disminución del sitio 2 al 3
En la Figura 9 se ilustra el impacto total generado por las descargas de los Ríos
Sumapaz y Bogotá donde se ve que las concentraciones de Escherichia Coli
aumentaron en un 1091%, Los Coliformes totales aumentaron en un 795.9% y el
-9.0%
11.0%
31.0%
51.0%
71.0%
91.0%
111.0%
POR
CEN
TAJE
S D
E A
UM
ENTO
OD
ISM
INU
CIO
N
1
PORCENTAJES DE AUMENTO O DISMINUCION DEL SITO 1 AL 2
Oxigeno Disuelto(mg/l) DBO(mg/l) SST(mg/l)NTK(mg/l) Amonio(mg/l) Fósforo Total(mg/l)Coliformes Totales(NMP/100ml) Escherichia Coli(NMP/100ml) Cobre(mg/l)Plomo(mg/l) Cadmio(mg/l) Cromo(mg/l)Niquel
-9.0%
11.0%
31.0%
51.0%
71.0%
91.0%
111.0%
POR
CEN
TAJE
S D
E A
UM
ENTO
O
DIS
MIN
UC
ION
1
PORCENTAJES DE AUMENTO O DISMINUCION DEL SITO 2 AL 3
Oxigeno Disuelto(mg/l) DBO(mg/l) SST(mg/l)NTK(mg/l) Amonio(mg/l) Fósforo Total(mg/l)Coliformes Totales(NMP/100ml) Escherichia Coli(NMP/100ml) Cobre(mg/l)Plomo(mg/l) Cadmio(mg/l) Cromo(mg/l)Niquel(mg/l)
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36
NTK aumento en un 109%. Estos porcentajes son considerablemente altos y no solo
representan un aumento en las concentraciones sino que también representan un
aumento en las enfermedades que afectan a las poblaciones ribereñas y así mismo
una disminución en la economía de las mismas.
Figura 9- Porcentajes de aumento o disminución del sitio 1 al 3
Al igual que analizamos el porcentaje de aumento o disminución de las
concentraciones de los contaminantes calcularemos los porcentajes de aumento o
disminución de las cargas contaminantes. De esta forma se puede ver la influencia
de los factores de dilución sobre el Río Magdalena. Los cálculos de dichos
porcentajes se encuentran en el Anexo 1 y así mismo se encuentra una descripción
gráfica de estos.
En la Tabla 20 se muestra un resumen de los valores promedio del aumento o
disminución de las concentraciones de los determinantes de calidad del agua del sitio
1 al 2, del sitio 2 al 3 y del sitio 1 al 3.
-9.0%91.0%
191.0%291.0%391.0%491.0%591.0%691.0%791.0%891.0%991.0%
1091.0%
POR
CEN
TAJE
S D
E A
UM
ENTO
OD
ISM
INU
CIO
N
1
PORCENTAJES DE AUMENTO O DISMINUCION DEL SITO 1 AL 3
Oxigeno Disuelto(mg/l) DBO(mg/l) SST(mg/l)NTK(mg/l) Amonio(mg/l) Fósforo Total(mg/l)Coliformes Totales(NMP/100ml) Escherichia Coli(NMP/100ml) Cobre(mg/l)Plomo(mg/l) Cadmio(mg/l) Cromo(mg/l)Niquel(mg/l)
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37
Tabla 20-Porcentajes de aumento o disminución de las cargas de los determinantes
de calidad del agua
Valores promedios de los porcentajes de aumento o disminución de las cargas
Parámetro 1 a 2 2 a 3 1 a 3 Carga Oxígeno Disuelto(mg/l) 7,5% 1,6% 9,2% Carga DBO(mg/l) 26,2% 272,0% 55,4% Carga SST(mg/l) 14,3% 28,4% 45,9% carga NTK(mg/l) 12,8% 120,8% 145,2% Carga Amonio(mg/l) 9,2% 62,1% 77,1% Carga Fósforo Total(mg/l) 4,7% 9,1% 14,2% Carga Coliformes Totales(NMP/100ml) 77,2% 588,2% 923,5% Carga Escherichia Coli(NMP/100ml) 117,6% 490,0% 1278,9% Carga Cobre(mg/l) 4,1% 13,8% 18,7% Carga Plomo(mg/l) 4,1% 15,3% 20,2% Carga Cadmio(mg/l) 0,1% 80,0% 80,1% Carga Níquel(mg/l) 8,3% 20,0% 30,1% Carga Cromo(mg/l) 9,9% 0,0% 30,7%
En la figura 10 se puede ver el aumento o disminución de las cargas de los
determinantes de calidad del agua del sitio 1 al sitio 2.
Figura 7- Porcentajes de aumento o disminución de las cargas del sitio 1 al 2
En la gráfica anterior podemos ver que la descarga del Río Sumapaz genera en
promedio un aumento de la carga de Escherichia Coli del 117.6% y un aumento en el
carga de Coliformes Totales del 77.2% generando así un impacto negativo. Por otra
parte hay un aumento en la carga de oxígeno disuelto del 7.5% generando así un
0.0%
20.0%
40.0%
60.0%
80.0%
100.0%
120.0%
Porc
enta
jes
de a
umen
to o
di
smin
ucio
n
1
% de aumento o disminucion de cargas del 1 al 2
Carga Oxigeno Disuelto(mg/l) Carga DBO(mg/l)Carga SST(mg/l) carga NTK(mg/l)Carga Amonio(mg/l) Carga Fósforo Total(mg/l)Carga Coliformes Totales(NMP/100ml) Carga Escherichia Coli(NMP/100ml)Carga Cobre(mg/l) Carga Plomo(mg/l)Carga Cadmio(mg/l) Carga Niquel(mg/l)Carga Cromo(mg/l)
IAMB 200410 04
38
impacto positivo ya que ayudaría a la degradación de los contaminantes mejorando
así la calidad del agua.
En la figura 11 se puede ver el aumento o disminución de las cargas de los
determinantes de calidad del agua del sitio 2 al sitio 3.
La descarga del Río Bogotá al Río Magdalena genera un aumento en promedio de la
carga de Coliformes del 588.2%, de la carga de Escherichia Coli del 490% y de la
DBO del 272%.
Figura 11- Porcentajes de aumento o disminución de las cargas del sitio 2 al 3
En la figura 12 se puede ver el aumento o disminución de las cargas de los
determinantes de calidad del agua del sitio 1 al sitio 3.
Las descargas de los Ríos Sumapaz y Bogotá generan un impacto negativo debido al
aumento de las cargas de los diferentes parámetros determinantes de la calidad del
agua. Las cargas que presentaron un mayor aumento fueron las de Escherichia Coli
que aumento en un 1278.9% y la carga de los Coliformes Totales que aumentó en un
923.5%.
0
1
2
3
4
5
6
Porc
enta
jes
de a
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too
dism
inuc
ion
1
% de aumento o disminucion de cargas del 2 AL 3
Carga Oxigeno Disuelto(mg/l) Carga DBO(mg/l)Carga SST(mg/l) carga NTK(mg/l)Carga Amonio(mg/l) Carga Fósforo Total(Carga Coliformes Totales(NMP/100ml) Carga Escherichia CCarga Cobre(mg/l) Carga Plomo(mg/l)Carga Cadmio(mg/l) Carga Niquel(mg/l)Carga Cromo(mg/l)
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39
Figura 12- Porcentajes de aumento o disminución de las cargas del sitio 1 al 3
Es importante saber cuál es el porcentaje de la carga aportada al Río Magdalena por
los Ríos Sumapaz y Bogotá, ya que ésto es un indicador del impacto de la calidad del
agua generado por dichos ríos. En la Tabla 21 se resumen los porcentajes promedio
de las cargas contaminantes aportadas por los afluentes.
Tabla 21- Porcentaje de las cargas contaminantes aportadas por los Ríos Sumapaz y
Bogotá al Río Magdalena.
Parámetro Río Magdalena aguas arriba
% carga Río Sumapaz
% carga Rió Bogotá
Carga Oxígeno Disuelto (ton/día) 382.628 7.40% 1.74%
Carga DBO(ton/día) 717.064 26.07% 29.16% Carga SST(ton/día) 15496.924 14.17% 31.64% Carga NTK(ton/día) 69.585 12.74% 132.30% Carga Amonio(ton/día) 19.150 9.16% 67.78% Carga Fósforo Total(ton/día) 57.22 4.64% 9.43% Carga Coliformes Totales 5.731E+16 137.11% 786.39% Carga Escherichia Coli 3.146E+16 113.32% 1165.61% Carga Cobre(ton/día) 0.701 4.06% 14.55% Carga Plomo(ton/día) 1.002 3.97% 16.11% Carga Cadmio(ton/día) 0.121 0.00% 79.95% Carga Níquel(ton/día) 0.778 8.20% 21.81% Carga Cromo(ton/día) 0.577 9.86% 20.78%
0%
200%
400%
600%
800%
1000%
1200%
1400%
Porc
enta
jes
de a
umen
to o
di
smin
ucio
n
1
% de aumento o disminucion de cargas del 1 AL 3
Carga Oxigeno Disuelto(mg/l) Carga DBO(mg/l)Carga SST(mg/l) carga NTK(mg/l)Carga Amonio(mg/l) Carga Fósforo Total(mg/l)Carga Coliformes Totales(NMP/100ml) Carga Escherichia Coli(NMP/100ml)Carga Cobre(mg/l) Carga Plomo(mg/l)Carga Cadmio(mg/l) Carga Niquel(mg/l)Carga Cromo(mg/l)
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40
3.3. Factores de Dilución
Los factores de dilución son muy importantes, ya que éstos nos pueden indicar que
tan alto es el impacto que posiblemente podría generar un afluente sobre una
corriente de agua.
En este caso en particular, analizaremos los factores de dilución del Río Magdalena
por los Ríos Sumapaz y Bogotá. Un factor de dilución es la división del caudal de la
corriente principal en el sitio aguas arriba de la desembocadura sobre la del afluente.
Este factor indica cuantas veces es más grande la corriente principal que el afluente.
El efecto de dilución de los contaminantes en el Río Magdalena es considerable, ya
que las aguas del Río Magdalena corren con un alto caudal. Esto tiene un impacto
positivo debido a que los factores de dilución altos mejoran la calidad del agua y de
este modo se reduce la magnitud del impacto que causan los contaminantes sobre el
Río Magdalena.
En la Tabla 22 se muestran los factores de dilución en las descargas de los Ríos
Sumapaz y Bogotá para cada una de las campañas. Para el Río Sumapaz Los
factores de dilución Máximo, mínimo y promedio observados son respectivamente
20.57, 8.39, 13.73. Para el Río Bogotá son respectivamente 21.52, 7.28, 13.46.
Estos factores de dilución son altos, por lo tanto se logra una reducción del impacto
de la calidad del agua de los afluentes sobre la calidad del agua del Río Magdalena.
Tabla 22- Factores de dilución
FACTOR DE DILUCÍON C2 C3 C4 C5
Río Magdalena por el Río Sumapaz 20.57 12.79 13.15 8.39
Río Magdalena aguas abajo de la
desembocadura del Río Sumapaz por el Río
Bogotá
11.05 21.52 7.28 14.00
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41
3.4. Descargas Vertimientos de Girardot
La Ciudad de Girardot descarga sus aguas residuales a los Ríos Bogotá y Magdalena,
Los Colectores San Cayetano y La Esperanza descargan sus aguas al Río Bogotá y el
Colector la Esperanza descarga sus aguas residuales al Río Magdalena.
Figura 13-Sitios de descargas de los colectores.
Los datos de aforos de caudal y los datos dinámicos de los determinantes de la
calidad del agua se obtuvieron del Plan maestro de alcantarillado de la ciudad de
Girardot (Acuagyr,2001) a partir de la campaña de mediciones realizada en la
temporada de verano que constaba de aforos de caudales y mediciones de oxígeno
disuelto, conductividad y temperatura con lo cuál se generaron las series de tiempo
para cada uno de los Colectores.
Debido a la falta de información se hicieron estimaciones por medio de regresiones
con la cuáles se obtuvieron las series de tiempo para DBO, DQO, Nitritos, Fósforo,
NTK, SST, Plomo, Níquel.
Dichas regresiones fueron tomadas de la Instrumentación y análisis ambiental de una
Subcuenca Urbana de Bogotá (Uniandes-EAAB,2001), donde se encontraron unas
relaciones matemáticas entre los valores de cargas y de concentraciones de
contaminantes medidas en el laboratorio a partir de valores que se pueden medir
fácilmente en campo.
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Las regresiones se obtuvieron a partir de los programas computacionales Excel y
SPSS desde un punto de vista estadístico, con lo cuál se planteo el siguiente modelo:
EDcB DOaTemperaturpHdadConductiviAanteConta ****min =
Las Constantes A, B, C, D y E se encuentran en las Tablas 23, 24 y 25.
Tabla 23- Regresión 1, Constantes A, B, C, D y E para el evento del 14 de Marzo
de 2001. Pozo FLORES 88
Fuente: (Uniandes-EAAB,2001)
Tabla 24- Regresión 2, Constantes A, B, C, D y E para el evento del 16 de Marzo
de 2001. Pozo FLORES 88
Fuente: (Uniandes-EAAB,2001)
Tabla 25- Regresión 3, Constantes A, B, C, D y E para el evento del 21 de Marzo
de 2001. Pozo FLORES 88
Fuente: (Uniandes-EAAB,2001)
DBO Carga DBO DQO Carga DQO NitritosR squared 0.84 R squared 0.93 R squared 0.79 R squared = 0.93463 R squared 0.3823A 14.12735061 A 0.326 A 1.6397 A .326061095 A 3.89E-19B 0.825 B -2.1362 B 0.148 B -2.136280979 B -1.8119C -3.7596 C -25.493 C -6.7067 C -25.49387567 C -3.742D -3.2951 D 18.8039 D -2.7014 D 18.803938696 D 14.9603E -0.208 E -0.1724 E -0.6978 E -.172483816 E -0.1729
Fósforos NTK SST Plomo NiquelR squared 0.0881 R squared 0.877 R squared 0.93 R squared 0.597 R squared 0.304A 2.54E-14 A 3538.2079 A 4462113.54 A 45.1494 A 3.548B 2.66 B 0.763 B -1.0535 B -0.168 B -0.0544C 3.792 C -0.878 C -21.1588 C -4.183 C -3.498D 8.5029 D -0.7124 D 10.8391 D 0.4488 D 0.716E 1.2423 E -0.1367 E -0.344 E -0.2882 E -0.069
DBO Carga DBO DQO Nitritos FosforoR squared = 0.69063 R squared = 0.69063 R squared = -5.93206 R squared = 0.26231 R squared = 0.20307 A 28.219622963 A 28.219622963 A 336.08580166 A 90298349900 A 118251.82711 B 1.942777791 B 1.942777791 B 23.097099510 B 2.276973670 B -.623425113 C .713341310 C .713341310 C 14.468228744 C -6.396055045 C -3.797282542 D .163540677 D .163540677 D -104.3940897 D -3.448966270 D -2.650611579 E -2.35527E-07 E -2.35527E-07 E -7.321198663 E .740330319 E -.930690792
NTK SST Plomo NiquelR squared = 0 .96082 R squared = 0.11529 R squared = -0.52740 R squared = 0.26544 A .000143788 A 128714106210 A 24358.516176 A 187905240.28 B .184302415 B -4.767810055 B 2.646046249 B .878363252 C 2.384045706 C -51.04702484 C -5.197611398 C -3.093035421 D 2.380111874 D 24.539977150 D .674305541 D -5.380757612 E -.114872445 E -3.320887314 E .671174367 E -.191500369
DBO DQO SST Nitritos FosforoR squared = 0.85633 R squared = 0.19453 R squared = 0.24210 R squared = 0.54560 R squared = 0.61660 A 41471.394970 A 4591583.3985 A 713239.30851 A 3.11277E-23 A 1.33585E-10 B 1.301210364 B .597988713 B .244864703 B -22.93110008 B .564020773 C -6.329968219 C -4.029506023 C -2.789403586 C 3.908524001 C -1.318827272 D 2.874863255 D -.210060341 D -.705020622 D .150706927 D 9.167104265 E -.125195598 E -.103144632 E .080436955 E -9.455333127 E -.108661125
NTKR squared = 0.87785 A 2929.9934023 B 1.234102549 C 4.877483140 D -4.621112390 E -.047704615
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Estas regresiones fueron realizadas para tres diferentes eventos con tres diferentes
condiciones hidrológicas, por lo cuál los coeficientes A, B, C, D y E varían
notoriamente entre cada uno de los eventos y por lo tanto presentan condiciones
hidrológicas diferentes a las que tienen cada uno de los Colectores que transportan
las aguas residuales de la ciudad de Girardot.
A pesar de la incertidumbre que se podría generar al utilizar dichas regresiones
debido a las diferentes condiciones hidrológicas, se calcularon los parámetros
clásicos de calidad de agua con los que no se contaba.
A partir de dichas regresiones se obtuvieron los determinantes de la calidad del agua
que faltaban y obtuvimos tres diferentes resultados que correspondían a las tres
regresiones lineales los cuáles se pueden observar en el anexo 3, la selección de los
determinantes de la calidad del agua se realizó básicamente identificando los valores
lógicos que deberían presentar cada uno de ellos ya que se presentaban valores o
muy grandes o muy pequeños comparados con las características típicas de un agua
residual de tipo doméstica e incluso valores negativos.
En la Tabla 26 se muestra la selección de las regresiones para cada uno de los
determinantes con sus respectivo R2. Como se puede observar la mayoría de las
regresiones presentaban bajos R2, por lo tanto se debe tener en cuenta la gran
incertidumbre que generan estos.
Tabla 26- Selección de las Regresiones lineales con sus correspondientes R2
DBO
Regresión 2
DQO Regresión
3
Nitritos Regresión
2 Fósforos
Regresión 2
NTK Regresión
2
SST Regresión
3 Plomo
Regresión 1 Níquel
Regresión 1
R2 0,69 0,195 0,26 0,203 0,261 0,24 0,597 0,304
Una vez que se tenían las series de tiempo de caudal y de cada uno de los
contaminantes para los colectores San Cayetano, La Esperanza y La victoria se
procedió a calcular los factores multiplicadores y las cargas de cada uno de los
contaminantes dinámicamente con lo cuál se podría ver cuál era la carga
Contaminante aportada por la ciudad de Girardot.
Para realizar las series de tiempo de caudales se tomaron los datos de los aforos de
caudal con molinete realizados en el Colector San Cayetano y a su vez los datos de
los aforos volumétricos de caudal realizados en los Colectores La esperanza y La
Victoria.
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En el anexo 2 se puede ver la generación de las series de tiempo de caudal numérica
y gráficamente para cada uno de los colectores. En la Tabla 27 se resumen las series
de tiempo de caudal expresados como máximo, mínimo y promedio.
Tabla 27- Valores Máximos, Mínimos y promedio de las series de tiempo de Caudal.
Valor (l/seg)
Río Bogotá a la altura del Peñon
Colector San
Cayetano
Colector La
Esperanza
Colector La
victoria Máximo 13551 22 85 59 Mínimo 9954 10 34 34
Promedio 12028,33 16,58 53,92 41,80
Analizando la Tabla 27 podemos darnos cuenta que el colector en donde se
presentaron magnitudes de caudales mayores es el Colector la Esperanza, con un
caudal máximo de 85 l/seg y un caudal mínimo de 34 l/seg, seguido por el colector
La Victoria, el cuál presenta un caudal máximo de 59 l/seg y un caudal mínimo de 34
l/seg
En las Figuras 14 a 16 se pueden observar los factores multiplicadores de caudal para
cada uno de los colectores y a su vez se encuentran los cálculos de éstos en el anexo
2.
Figura 14- Factor multiplicador del Colector San Cayetano
Factor multiplicador C. San Cayetano
0.40.60.8
11.21.41.61.8
2
7 9 11 13 15 17 19 22 24 2 4 6Horas de monitoreo
Fact
or m
ultip
licad
or
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Figura 15- Factor multiplicador del Colector La Victoria
Figura 16- Factor multiplicador del Colector La Esperanza
En las figuras 17 a 20 se pueden observar fotografías de los Colectores La Victoria y
La Esperanza, los cuáles vierten las aguas residuales de Girardot al Río Bogotá y al
Río Magdalena respectivamente sin ningún tipo de tratamiento.
Factor multiplicador C. La Victoria
0.3
0.7
1.1
1.5
1.9
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7Horas de monitoreo
Fact
or m
ultip
licad
or
Factor multiplicador C. La Esperanza
0.65
0.85
1.05
1.25
1.45
9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9Horas de monitoreo
Fact
or m
ultip
licad
or
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Figura 17 Fotografía del colector La Victoria.
Figura 18-Fotografía 2 del colector La Victoria.
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Figura 19- Fotografía del colector La Esperanza.
Figura 20- Fotografía 2 del colector La Esperanza.
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En el anexo 5 se encuentran los factores multiplicadores de los determinantes de la
calidad del agua de los colectores y así mismo en el anexo 4 se encuentra el cálculo
de las cargas aportadas por cada uno. Por otro lado en la Tabla 28 se encuentra la
carga total aportada por los colectores.
Tabla 28- Carga Total De la ciudad de Girardot.
CARGA TOTAL COLECTORES
horaQ.TOTAL CARGA DBO
CARGA DQO
CARGA Nitritos
CARGA Fósforo
CARGA NTK
CARGA SST
CARGA Plomo
CARGA Níquel
7 102 5672,4 57538,2 7,9 37,4 7702,6 15312,1 12,1 4,4 9 135 14095,0 117581,9 28,3 50,9 8725,5 26877,7 19,2 7,0
10 143 14235,5 113919,2 22,2 52,9 10419,6 25902,8 19,7 7,0 11 110,5 6961,8 73453,9 22,0 25,2 6872,5 21760,4 12,5 5,5 12 103 6028,9 83255,2 23,5 31,9 6079,6 22521,5 15,2 6,3 13 87 3721,1 58565,1 7,1 29,9 5324,0 16349,1 13,0 5,2 14 103 5663,0 77189,8 34,0 40,3 5428,5 22407,1 14,5 5,2 15 135 8593,4 97444,5 13,6 64,3 9805,7 22604,6 20,3 6,7 16 123 8192,8 102124,3 12,1 60,0 8580,8 22614,9 20,6 6,9 17 105,5 6063,4 73179,9 12,0 36,2 7155,4 19323,9 14,6 5,7 18 84 3987,1 58856,1 10,9 28,1 5063,6 16458,2 12,2 4,9 19 107 5277,2 77307,7 15,9 31,2 6503,2 21899,8 15,3 6,5 21 128,92 9550,3 102134,4 15,4 60,0 8920,2 23522,2 20,1 6,9 23 105,61 7975,3 74646,4 14,2 39,5 7822,8 18304,6 13,8 5,1 24 100,03 10315,2 75311,5 25,7 36,4 7829,8 17805,0 12,5 4,6 1 104,83 10652,0 81560,5 22,3 37,5 8265,3 18764,0 13,7 5,1 2 87,5 6159,9 62313,0 10,9 32,9 6251,1 15463,5 12,0 4,5 3 83,4 4986,8 69228,5 18,0 26,4 5251,0 18604,3 13,4 5,7 4 74,5 3647,3 62181,0 12,5 21,0 4317,6 17956,2 13,8 6,1 5 90,6 4441,3 60682,8 8,0 34,0 5890,1 16771,6 13,5 5,3 6 91,9 4335,9 54033,0 7,3 32,0 6293,8 15462,0 12,0 4,7
En la Figura 18 se puede ver una ilustración gráfica de la carga total aportada por la
ciudad de Girardot, la cuál esta representada por la suma de las cargas de los
colectores San Cayetano, La Victoria y La Esperanza.
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Figura 21- Carga Total aportada por la ciudad de Girardot.
Carga Total aportada por Girardot
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
7 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 23 24 1 2 3 4 5 6
Horas de Monitoreo
Car
ga
CARGA DBO (mg/L) CARGA DQO(mg/L) CARGA Nitritos((mg/L)CARGA Fósforo(mg/L) CARGA NTK(mg/L) CARGA SST(mg/L)CARGA Plomo(mg/L) CARGA Niquel(mg/L)
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50
4. MODELACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO
MAGDALENA
4.1 Descripción del Modelo
La Modelación del Río Magdalena se realizará a partir del modelo QUAL2K (EPA,
2003). Este es un modelo de calidad del agua que representa una versión moderna
del modelo QUAL2E, fue desarrollado por Steve Chapra y Greg Pelletier y esta
disponible gratuitamente en la página web de la Agencia de protección Ambiental
(EPA).
QUAL2K es un modelo unidimensional y esta basado en la suposición de mezcla
completa tanto vertical como lateralmente. Simula la variación de la temperatura
según las condiciones meteorológicas que se le den al modelo. Adicionalmente las
variables de calidad del agua se simulan en una escala diurna. Este modelo también
simula el flujo del río teniendo en cuenta los afluentes y efluentes del mismo.
(Chapra y pelletier, 2003)
En el caso particular de este proyecto de grado tendremos en cuenta tres afluentes
principales, los cuáles son los Ríos Bogotá, Sumapaz y el Colector la esperanza,
adicionalmente los Colectores La Victoria y San Cayetano se toman en cuenta dentro
de los parámetros de calidad del Río Bogotá.
Este modelo opera desde Excel y se encuentra implementado en visual Basic, es
sencillo y de fácil utilización, consta de una serie de hojas electrónicas a las cuáles se
les dan los datos de entrada requeridos por el modelo y de igual forma la respuesta es
arrojada por el mismo en unas hojas electrónicas acompañadas con una serie de
gráficas que hace más fácil el análisis de los resultados. Adicionalmente estas
gráficas muestran el rango en forma de máximo y mínimo en el cuál deben estar los
parámetros de calidad del agua.
Como se menciono anteriormente QUAL2K esta conformado por ciertos elementos
que lo hacen ser una versión más moderna que QUAL2E, teniendo en cuenta el
manual de QUAL2K (Chapra y pelletier, 2003) los elementos son:
• Q2K utiliza un sistema de segmentación del tramo a modelar que permite tener
segmentos de diferentes tamaños.
IAMB 200410 04
51
• Q2K usa dos tipos de DBO Carbonácea para representar el carbono orgánico,
éstas son de oxidación rápida (fast CBOD) y de oxidación lenta (slow CBOD).
• Q2K simula la Materia Orgánica Particulada (POM), la cual ésta compuesta por
partículas de Nitrógeno, Fósforo y Carbono con cierta relación estequiométrica
determinada.
• Q2K simula la anoxia reduciendo las reacciones de oxidación de cero a bajos
niveles de Oxígeno.
• La desnitrificación es modelada como una reacción de primer orden y se ve
relacionada con bajas concentraciones de oxígeno.
• El factor relacionado con la extinción de la luz lo calcula Q2K en función de la
cantidad de algas, la Materia Orgánica Particulada (POM) y los sólidos
inorgánicos.
• Q2K simula el pH basándose en la alcalinidad y a las concentraciones de
carbono inorgánico.
• Los patógenos son simulados a partir de la temperatura, la luz y la
sedimentación.
• Tiene en cuenta la autodepuración del río
En la Tabla 29 se presentan las variables que se utilizan en QUAL2K con sus
respectivas unidades.
Tabla 29-Variables utilizadas en el modelo QUAL2K
(Chapra y pelletier, 2003)
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Analizando la Tabla-29 nos podemos dar cuenta de algunas deficiencias del modelo:
Las especies de nitrógeno (Nitrógeno disuelto orgánico, amonio y nitrato se
requieren en ug/L y normalmente en los laboratorios los dan expresados en mgO2/L.
Por lo tanto se requiere la tasa de oxígeno necesaria para la nitrificación, la cual es
4.57gO2/gN (Chapra, 1997). Por lo tanto las concentraciones de nitrógeno (mgO2/L)
se deben dividir por 4.57 para tenerlas en (mgN/L).
De igual forma en la hoja electrónica en la cual se ponen la fuentes puntuales el
modelo requiere las formas rápidas y lentas de DBO en (mgC/L), por lo tanto éstas
concentraciones se deben dividir entre 2.67 gO2/gC (Chapra, 1997), tasa de
oxidación del carbono.
3.3. Implementación del Modelo
Para entender claramente como fue la implementación del modelo veremos como se
realizó el suministro de los datos de entrada a las hojas electrónicas. Adicionalmente
en el Anexo- 6 se pueden observar dichas hojas electrónicas:
En la hoja electrónica llamada “QUAL2K” se especifica el nombre del Río, la fecha
en la que se realiza la modelación, el directorio en el cuál se guardara el archivo, la
zona horaria que en este caso es Atlántica y así mismo se especifica el tiempo final
que es 3 días y también se le indica al modelo que se realice la modelación con un
delta de tiempo de 0.06 horas aproximadamente.
En la hoja electrónica llamada “Headwater” se especifica el caudal y las
concentraciones de los diferentes parámetros de calidad del agua de la condición de
frontera aguas arriba, en este caso equivale al Puente de la variante Girardot-Espinal.
Para suministrarle los datos de caudal, temperatura, conductividad, sólidos
inorgánicos (representados como los sólidos suspendidos totales), oxígeno disuelto,
carbono en forma de demanda bioquímica carbonácea de oxígeno de descomposición
lenta que equivale a (DBO/0.83)-DBO, carbono en forma de demanda bioquímica
carbonácea de oxígeno de descomposición rápida que equivale a la DBO, Nitrógeno
como NH4, Nitrógeno en forma de NO3, Patógenos (Coliformes Totales),
Alcalinidad y pH requeridos por el modelo se recurrió al resumen de los datos de las
campañas de la 1 a la 5 que se encuentra en el Anexo 1.
IAMB 200410 04
53
Para suministrarle los datos de Nitrógeno Orgánico Disuelto requeridos por el
modelo se recurrió a Chapra (1997), Sawyer.,McCarty.,Parkin. (2001) y Gómez B.A
et al. (2002). Y así mismo para suministrar los datos de fitoplancton y Materia
Orgánica Particulada (POM) la cuál se debe a la sedimentación, se recurrió a Chapra
(1997).
Finalmente para suministrarle los datos de Fósforo Orgánico disuelto y fósforo
inorgánico requeridos por el modelo se recurrió a Chapra (1997), Sawyer., McCarty.,
Parkin. (2001) y Gómez B.A et al. (2002) y al resumen de los datos de las campañas
de la 1 a la 5 que se encuentra en el Anexo 1, de esta forma se tomó el dato de
fósforo inorgánico de la literatura y a partir de “Fósforo Total- Fósforo inorgánico
=Fósforo Orgánico” encontramos el valor de fósforo orgánico disuelto.
Cabe decir que algunos parámetros de calidad de agua se fijaron mediante una
variación diaria y para otros se fijó una variación interdiaria suministrando así un
valor promedio y dejándolo constante a lo largo del día.
En la primera parte de la hoja electrónica llamada “Reach” se especifican el número
de segmentos en los cuales se quiere dividir el tramo a modelar, las distancias y la
elevación de cada segmento. La modelación se realizó en un tramo que comprende
155 Km lo cual corresponde a la distancia comprendida entre el puente de la variante
Girardot- Melgar y la Ciudad de Honda. Dicho tramo se subdividió en 56 tramos de
aproximadamente 3Km, teniendo una especial atención en el puente de la Variante
(Km+00), en la desembocadura de los Ríos Sumapaz (Km+1.6) y Bogotá
(Km+5.16), en el puente Girardot-Espinal (Km+6.635), en el puente del Ferrocarril
(Km+7.56) y en Honda (Km+155) como se puede ver en la Figura-22.
Figura 22. Ilustración del Tramo a Modelar.
IAMB 200410 04
54
El modelo inmediatamente arroja el número de tramos, la longitud de cada segmento
y así mismo la latitud y longitud en forma de números decimales.
En la segunda parte de la hoja electrónica llamada “Reach” se especifica el sistema
Hidráulico, en este caso el sistema hidráulico se describió a partir de la fórmula de
manning, al modelo se le suministró un ancho promedio obtenido de Yunda (2001),
la pendiente del canal se obtuvo a partir de los planos del Río Magdalena a una
escala de 1:25.000 y finalmente se tomó un numero de manning según la literatura de
0.03.
En la ultima parte de la hoja electrónica llamada “Reach” se especifica la dispersión
y la constante de reaireación si se tiene, en nuestro caso no se tenían ninguna de las
dos, por tal motivo se coloca cero y el modelo lo calcula internamente. Se debe
colocar la altura de resaltos si existen, la cobertura de algas hace referencia al
porcentaje del fondo en el cuál pueden crecer las plantas, este porcentaje se fijo en
2%. La Demanda de Oxígeno por los Sedimentos (SOD) lo cuál hace referencia a
que porcentaje de los lechos se encuentra cubierto por los sedimentos, SOD se debe a
la oxidación de la materia orgánica que por lo general varía entre 10 y 20 % según la
literatura, en este caso se usará un valor promedio de 10%.
QUAL2K también tiene en cuenta la meteorología y la sombra, y con el fin de
suministrarle esta serie de datos al modelo hay 5 hojas electrónicas.
La primera hoja electrónica hace referencia a la temperatura del aire, en esta hoja se
debe poner la temperatura horaria a lo largo del día para cada tramo, en este caso se
tomó una temperatura promedio de 26°C del resumen de los datos de las campañas
de la 1 a la 5 que se encuentra en el Anexo 1.
La segunda hoja electrónica hace referencia a la temperatura de punto de rocío, en
este caso fue tomada una temperatura promedio de 12°C tomada de IDEAM.,
CORMAGDALENA. (2002).
La tercera hoja electrónica hace referencia a la velocidad del viento, en este caso fue
tomada una velocidad del viento promedio de 3 m/seg tomada de IDEAM.,
CORMAGDALENA. (2002).
La cuarta hoja electrónica hace referencia a la nubosidad en este caso fue tomada una
nubosidad promedio de 30%, valor típico para la ciudad de Girardot.
IAMB 200410 04
55
La quinta hoja electrónica hace referencia a la sombra, la sombra por definición es la
fracción de la radiación Solar que es bloqueada por la topografía o por la vegetación,
en este caso se estableció una sombra de 0% ya que el espacio físico por el cuál pasa
el Río Magdalena es abierto y en promedio no hay montañas ni vegetación que le
haga sombra.
Posteriormente tenemos la hoja electrónica llamada “Rates”, esta hoja es muy
importante ya que a partir de esta se hizo el análisis de sensibilidad, para esto se
tomó el rango en el cual varían las tasas de los parámetros del modelo y se corrió el
modelo 4 veces con diferentes tasas.
En el anexo 6 se pueden observar las tasas utilizadas para cada una de las
modelaciones.
La siguiente hoja electrónica se llama “Light and heat”, esta hoja hace referencia a
los parámetros relacionados con la luz y a los parámetros que tienen que ver con la
modelación de calor en la superficie.
Y finalmente en la hoja electrónica se llama “Point Sources”, en esta hoja se deben
especificar las fuentes puntuales, estas son: El Río Bogotá, el Río Sumapaz y el
Colector La Esperanza.
En esta hoja se especifican los caudales de cada una de ellas en m3/seg, la
temperatura del agua, la conductividad, los sólidos suspendidos inorgánicos (se
representaron como los sólidos suspendidos totales), el oxígeno disuelto, la DBO de
descomposición rápida y lenta en mgC/L, el nitrógeno orgánico, el amonio, los
nitritos + nitratos, el fósforo orgánico e inorgánico, la cantidad de fitoplancton
presente, la Materia Orgánica Particulada (POM), Coliformes Totales, alcalinidad y
pH. Se debe suministrar al modelo los valores promedios, máximos, mínimos y el
tiempo en el que se presenta la máxima concentración de dichos parámetros.
Para suministrar dichos valores al modelo se recurrió al resumen de los datos de las
campañas de la 1 a la 5 que se encuentra en el Anexo 1 y a las series de tiempo de
caudal y de parámetros de los determinantes de la calidad del agua del Colector La
Esperanza.
4.3. Modelación de la Calidad del Agua del Río Magdalena
Como se mencionó anteriormente se realizaron 4 modelaciones con el fin de realizar
un análisis de sensibilidad. Para esto se tomaron los mismos datos en cada una de las
IAMB 200410 04
56
simulaciones exceptuando los datos referentes a las tasas. En el Anexo 6 se muestran
las tasas utilizadas en cada una de las modelaciones, dichas tasas fueron tomadas de
Chapra (1997). De igual forma el análisis de sensibilidad se muestra ilustrado en el
mismo anexo.
Para realizar el análisis de sensibilidad se recurrió al proyecto de modelación de la
calidad del agua del Río Bogotá (Uniandes-EAAB, 2002) en el cual se realizó la
modelación del Río Magdalena por medio de QUAL2K.
En este proyecto se identificaron las tasas que hacían variar los parámetros de calidad
del agua. Según los resultados de este proyecto el oxígeno disuelto es sensible a la
tasa de descomposición rápida de la materia orgánica y a la tasa de nitrificación del
amonio. La DBO es sensible a la tasa de descomposición rápida de la materia
orgánica y los Coliformes Totales son sensibles a la tasa de mortalidad de las
bacterias
Después de realizar el análisis de sensibilidad se escogió la modelación que
representara mejor el efecto generado sobre el Río Magdalena por los Ríos Sumapaz
y Bogotá. La modelación que se escogió fue la numero 4. Algunos de los resultados
preliminares de la modelación se muestran a continuación.
En la Figura-23 se ilustra el comportamiento del oxígeno disuelto a lo largo del tramo
modelado.
Un punto que tiene a su favor el Río Magdalena es que transporta sus aguas a grandes
velocidades y que tiene constantes de reaireación que varían entre 1 y 1,8 1/d. El
valor más bajo de oxígeno se presenta a los 130Km aproximadamente, esto quiere
decir que el Río Magdalena tarda 130 Km para recuperarse de las descargas de los
Ríos Sumapaz y Magdalena. A partir del punto en el cual se encuentra el valor
mínimo de oxígeno, se observa una tendencia de aumentar las concentraciones de
este. Lamentablemente justo en el momento en el cual el Río Magdalena se empieza
a autorecuperar empiezan a llegar las descargas de la ciudad de Honda.
IAMB 200410 04
57
Figura 23-Comportamiento del oxígeno disuelto tramo Girardot-Honda.
Las especies de la DBO carbonácea aumentan debido a los vertimientos de los Ríos
Sumapaz y Bogotá. El Río Magdalena se encarga de degradar la materia orgánica
mediante la utilización del oxígeno presente en el río. La DBO última varía entre 19
y 26 mgO2/L.
En la Figura-24 se puede ver el comportamiento de la DBO última. En esta gráfica se
observa la disminución de las concentraciones de este parámetro a lo largo del tramo.
La DBO de descomposición rápida y la DBO de descomposición lenta se encuentran
relacionadas. La DBO de descomposición lenta disminuye debido a la hidrólisis. La
DBO de descomposición rápida aumenta por la hidrólisis de la DBO de
descomposición lenta. Dicho fenómeno se puede ver en la Figuras 25 y 26, donde la
DBO de descomposición lenta aumenta en un principio por las descargas de los Ríos
Sumapaz y Bogotá, a lo largo del tramo esta comienza a hidrolizarse y de la misma
forma la DBO de descomposición rápida empieza a aumentar por dicha hidrólisis.
Magdalena (4/21/2004)
0123456789
020406080100120140160180
DO(mgO2/L) DO (mgO2/L) dataDO(mgO2/L) Min DO(mgO2/L) MaxMinimum DO-data Maximum DO-dataDO sat
IAMB 200410 04
58
Figura 24-Comportamiento de la DBO última tramo Girardot-Honda.
Figura 25-Comportamiento de la DBO de descomposición lenta Girardot-Honda.
Figura 26-Comportamiento de la DBO de descomposición rápida Girardot-Honda.
Magdalena (4/21/2004)
0.010.020.030.040.0
050100150200CBODu CBODu mgO2/LCBODu Min CBODu Max
Magdalena (4/21/2004)
0.00
5.00
10.00
15.00
050100150200CBODs (mgO2/L) CBODs (mgO2/L) data
CBODs (mgO2/L) Min CBODs (mgO2/L) Max
Magdalena (4/21/2004)
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
050100150200CBODf (mgO2/L) CBODf (mgO2/L) dataCBODf (mgO2/L) Min CBODf (mgO2/L) Max
IAMB 200410 04
59
El valor más alto de la DBO última se presenta en el sitio inmediatamente después de
la desembocadura del Río Bogotá. El aumento de este parámetro genera una
disminución en la calidad del agua, ya que al aumentarse la DBO se disminuye el
oxígeno. Esto se debe a que se requiere un consumo de oxigeno para oxidar la
materia orgánica.
En la Figura-27 se ve el efecto de la hidrólisis del nitrógeno orgánico. En la gráfica
se observa que aguas arriba del Río Magdalena el amonio comienza a aumentar, esto
sucede por la hidrólisis del nitrógeno orgánico (ver Figura-28).
Figura 27-Comportamiento del NH4 Girardot-Honda.
Figura 28-Comportamiento del nitrógeno orgánico Girardot-Honda.
Magdalena (4/21/2004)
01000200030004000
050100150200No(ugN/L) dataNo(ugN/L) Min No(ugN/L) MaxMinimum No-data Maximum No-data
Magdalena (4/21/2004)
0500
100015002000
050100150200NH4 (ugN/L) data NH4(ugN/L)NH4(ugN/L) Min NH4(ugN/L) MaxMinimum NH4-data Maximum NH4-data
IAMB 200410 04
60
En la Figura-29 se ve el cambio de las concentraciones de fósforo orgánico a lo largo
del tramo modelado. Esto se debe al alto grado de turbulencia con el que cuenta el
Río Magdalena que hace posible la hidrólisis del fósforo.
Figura 29-Comportamiento del fósforo orgánico tramo Girardot-Honda.
Existe una relación entre el crecimiento de algas y la velocidad del Río Magdalena.
Si miramos las Figuras 30 y 31 nos podemos dar cuenta que cuando aumenta la
velocidad aumenta la concentración de algas. Este fenómeno esta relacionado con el
transporte de sedimentos que ocurre al aumentar la velocidad.
Figura 30-Comportamiento de las algas tramo Girardot-Honda.
Magdalena (4/21/2004)
0
500
1000
050100150200
Porg (ugN/L) data Po (ugP/L)Po (ugP/L) Min Po (ugP/L) Max
Magdalena (4/21/2004)
0.0E+001.0E-032.0E-033.0E-03
050100150200Bot Algae mgA/m2Bot Alg (mgA/m^3) dataBot Alg MinBot Alg Max
IAMB 200410 04
61
Figura 31-Velocidades del Río Magdalena Girardot-Honda.
En la Figura-32 se puede observar que en un principio las concentraciones de
patógenos aumentaron debido a las descargas de los Ríos Sumapaz y Bogotá y
posteriormente estas concentraciones fueron disminuyendo debido a la mortalidad de
las bacterias.
Figura 32-Comportamiento de los patógenos en el tramo Girardot-Honda.
Cabe decir que los resultados de la modelación realizada son preliminares, ya que
hace falta realizar la calibración de este modelo.
Magdalena (4/21/2004)
0.000.501.001.502.00
050100150200
U, mps U-data m/s
Magdalena (4/21/2004)
0100000200000300000400000
050100150200
PathogenPathogens (cfu/100 mL) dataPathogen MinPathogen Max
IAMB 200410 04
62
5. ESTUDIO DE IMPACTO EN LA CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO
MAGDALENA
5.1 Análisis de Conflictos Uso Calidad Basados en Balances de Masa
En este capítulo analizaremos los posibles conflictos de uso del agua que se generan
debido a la baja calidad de esta, para ello analizaremos las concentraciones obtenidas
a partir del balance bajo el decreto 1594 de 1984 del Ministerio de Agricultura.
En la Tabla 30 se especifican los conflictos del uso del agua debido a la baja calidad
de la misma aguas arriba del Río Magdalena, esto nos indica la línea base, es decir,
nos indica el estado previo del Río Magdalena antes de que los Ríos Sumapaz y
Bogotá descarguen sus aguas a este. Las celdas que se encuentran sombreadas nos
indica que no se esta cumpliendo el Decreto 1594 de 1984.
Tabla 30- Conflictos de uso del agua, aguas arriba Río Magdalena
Parámetro C2 C3 C4 C5 Caudal (m3/s) 330,40 633,76 299,07 1342,53 Oxígeno Disuelto(mg/l) 6,60 6,40 7,00 7,00 DBO(mg/l) 7,50 12,50 17,00 SST(mg/l) 72,00 625,00 99,00 200,00 NTK(mg/l) 0,55 2,17 1,13 0,99 Amonio(mg/l) 1,40 Fósforo Total(mg/l) 0,97 2,77 0,90 Coliformes Totales(NMP/100ml) 6,1E+04 6,1E+04 6,2E+04 1,4E+05 Escherichia Coli(NMP/100ml) 2,0E+03 2,2E+05 5,2E+03 3,0E+03 Cobre(mg/l) 0,01 0,02 0,01 0,01 Plomo(mg/l) 0,00 0,02 0,03 0,02 Cadmio(mg/l) 0,00 0,01 0,00 0,00 Níquel(mg/l) 0,01 0,02 0,00 0,01 Cromo(mg/l) 0,0 0,02 0,0 0,01
Analizando la anterior tabla, nos podemos dar cuenta que el parámetro relevante en
la destinación del uso del agua según el decreto 1594 de 1984 son los Coliformes
Totales. En la Campaña numero 2 se indica que aguas arriba del Río Magdalena el
agua se puede utilizar en la preservación de la flora y la fauna, en la Campaña
numero 3, 4 y 5 no se podría utilizar en ninguno tipo de uso, de esta forma nos
damos cuenta que antes de que los Ríos Sumapaz y Bogotá descarguen sus aguas al
Río Magdalena este ya viene contaminado.
IAMB 200410 04
63
Tabla 31- Conflictos de uso del agua después de las descargas de los Ríos Sumapaz y Bogotá
Parámetro C2 C3 C4 C5 Caudal (m3/s) 377,82 715,05 366,01 1609,80 Oxígeno Disuelto(mg/l) 6,13 6,00 6,45 6,52 DBO(mg/l) 8,94 21,79 2,78 18,82 SST(mg/l) 76,43 635,25 137,66 295,18 NTK(mg/l) 1,67 3,34 2,47 1,59 Amonio(mg/l) 0,94 2,20 1,03 0,37 Fósforo Total(mg/l) 0,0 0,95 2,62 0,87 Coliformes Totales(NMP/100ml)6,8E+05 1,3E+06 1,5E+05 2,0E+05 Escherichia Coli(NMP/100ml) 5,8E+04 1,4E+06 1,7E+04 2,8E+04 Cobre(mg/l) 0,0120 0,0142 0,0120 0,0127 Plomo(mg/l) 0,0026 0,0222 0,0277 0,0191 Cadmio(mg/l) 0,0000 0,0071 0,0000 0,0009 Níquel(mg/l) 0,0132 0,0210 0,0000 0,0176 Cromo(mg/l) 0,0015 0,0205 0,0031 0,0126
Tabla 32- Conflictos de uso del agua en Río Magdalena aguas abajo de la
desembocadura del Río Bogotá (Medido) Parámetro C2 C3 C4 C5
Oxígeno Disuelto(mg/l) 6,00 4,30 1,50 6,30 DBO(mg/l) 8,50 62,00 2,00 15,00 SST(mg/l) 76,00 500,00 124,00 400,00 NTK(mg/l) 0,98 4,15 2,32 2,12 Amonio(mg/l) 0,83 2,77 0,00 0,00 Fósforo Total(mg/l) 0,98 0,92 0,78 Coliformes Totales(NMP/100ml)1,2E+05 1,2E+05 1,5E+05 7,7E+05 Escherichia Coli(NMP/100ml) 7,40E+03 4,30E+06 1,20E+04 3,50E+04 Cobre(mg/l) 0,009 0,000 0,009 0,000 Plomo(mg/l) 0,025 0,026 0,000 0,000 Cadmio(mg/l) 0,000 0,006 0,000 0,004 Níquel(mg/l) 0,012 0,018 0,000 0,012 Cromo(mg/l) 0,009 0,000 0,000 0,000
Según la Tabla 31 se puede decir que aguas abajo de la desembocadura de los Ríos
Sumapaz y Bogotá el agua no se puede utilizar para ningún tipo de uso en ninguna en
las campañas, aunque los parámetros de calidad del agua medidos realmente difieren
de los obtenidos a partir del balance. Como se puede ver en la Tabla 32 el agua
tampoco se puede utilizar para ningún tipo de uso aguas abajo de la desembocadura
del Río Bogotá.
Si nos remitimos al Capitulo numero 2, donde se describen los usos del agua en
Girardot se puede ver el grave impacto sobre la población y sobre el ambiente, ya
que en esta zona los habitantes de Girardot se bañan en el Río, practican deportes
IAMB 200410 04
64
como el canotaje, toman el agua para regar sus cultivos y venden en los restaurantes
que quedan junto al Río los peces extraídos de este y lo que es peor aun es que la
población esta enterada de la baja calidad del agua del Río.
5.2 Análisis de Conflictos Uso Calidad Basados en los Resultados de la
Modelación
Basándose en los resultados preliminares de la modelación nos podemos dar cuenta
del conflicto uso-calidad del agua generado por la contaminación del Río Bogota.
En la Tabla 33 se presentan los resultados que el autor considera son más relevantes
para ser analizados, estos datos se encuentran representados como valores promedios,
máximos y mínimos.
Tabla 33-Resultados de la modelación 4 expresados en valores promedio, máximos y
mínimos.
PARMETRO PROMEDIO MÁXIMO MÍNIMO ISS (mgD/L) 397.55 399.9488525 385.1111109 DO(mgO2/L) 3.4 6.65 0.97 CBODs (mgO2/L) 5.91 10.83 1.23 CBODf (mgO2/L) 11.99 13.54 7.66 CBODu 23.41 26.33 15.79 NH4(ugN/L) 1120.22 1411.31 305.25 NO3(ugN/L) 3504.63 3660.36 2837.32 Pathogen 76869.83 227080.16 9252.56 TSS (mgD/L) 402.71 409.66 385.11
Como se mencionó en el capítulo 2 el parámetro más relevante en la normatividad
Colombiana son los Coliformes Totales. Si miramos en la Tabla 30 el valor más bajo
que se presento en el tramo modelado fue de 9252.56 NMP/100ml (Honda), esto
indica que el agua del Río Magdalena se puede utilizar para uso doméstico con
tratamiento convencional en Honda según el decreto 1594 de 1984.
El agua del Río Magdalena no se puede utilizar en el tramo Girardot-Honda para
riego, para uso recreativo ni para uso industrial. El hecho de que el agua no se pueda
usar para suplir las necesidades de las poblaciones ribereñas se refleja en un impacto
negativo.
De este modo se puede observar el conflicto que se genera debido a la baja calidad
del agua del Río Magdalena, ya que la población ribereña esta acostumbrada a utilizar
el agua de este río para diferentes actividades tal como se explica en el capitulo 2.
IAMB 200410 04
65
En la Tabla 31se ilustran los valores de algunos parámetros determinantes de la
calidad del agua en el Puente de la Variante Girardot-Melgar, en el sitio
inmediatamente después de la desembocadura del río Bogota y en Honda.
Tabla 34-Valores de los parámetros determinantes de calidad del agua obtenidos en
el modelo.
PARMETRO PUENTE
VARIANTEDESPUES DE LA DESEMBOCADURA DE LOS RÍOS SUMAPAZ Y BOGOTÁ HONDA
DO(mgO2/L) 6.65 6.05 1.85 CBODs (mgO2/L) 1.23 3.13 7.46 CBODf (mgO2/L) 8.21 13.97 11.15 CBODu 19.81 26.80 20.80 NH4(ugN/L) 305.25 591.99 1397.58 NO3(ugN/L) 3063.00 2843.21 4227.51 Pathogen 800011.50 227470.31 9748.23 TSS (mgD/L) 409.66 409.31 397.06
En la anterior tabla se puede observar el deterioro que sufre la calidad del agua del
Río Magdalena debido a las descargas de los Ríos Sumapaz y Bogota y a las
descargas de las aguas residuales de la ciudad de Girardot.
Este deterioro de la calidad del agua afecta negativamente a la población ya que
restringe los usos que se le puede dar al agua.
Aunque la calidad del agua de este río se ve afectada por lo mencionado
anteriormente. El Río Magdalena consta con una capacidad de autosimilación que
permite que la calidad del agua se recupere a lo largo de éste.
IAMB 200410 04
66
6. CONCLUSIONES.
En este capítulo se presentan las conclusiones obtenidas del presente proyecto de
grado.
La caracterización de la Cuenca del Magdalena fue muy importante para entender
como está compuesta y así mismo cuál es la influencia que tiene el hombre sobre ésta
y sobre el manejo de sus recursos. Para esto se contó con planos del Río Magdalena
a escala 1:100.000 y a escala 1:25.000 y con estudios realizados sobre la cuenca del
Río Magdalena.
El Río Magdalena sufre de altos grados de contaminación a lo largo de su curso, con
lo cual se ve afectada la población que habita en sus riberas. Dicha contaminación se
puede explicar de manera significativa por el efecto negativo que genera sobre él Río
Magdalena la mala calidad del agua del Río Bogotá.
A partir del análisis realizado se identificó que el Río Magdalena cuenta con una baja
calidad del agua inclusive antes del vertimiento o confluencia de los Ríos Sumapaz y
Bogota. En este punto se presentan concentraciones de Coliformes Totales en
promedio de 8E+04 con lo cuál se superan los estándares de calidad del agua
establecidos por el decreto 1594 de 1984 y por consiguiente se restringe el uso del
agua.
La calidad del agua del Río genera a su vez impactos sobre la salud pública, la
economía y la sociedad de las poblaciones que habitan en las riberas del río. La
calidad del agua del Río Magdalena determina la productividad económica que
puede tener éste y a la calidad de vida que pueden tener las personas que habitan a lo
largo de este.
A pesar de la falta de información, se realizó una recopilación de los usos que se le
dan al agua del Río Magdalena entre la ciudad de Girardot y la ciudad de
Barrancabermeja. Se observó que el agua del Río Magdalena se utiliza
principalmente para regar cultivos, para la recreación y para la pesca. Este aspecto
fue muy importante para determinar los conflictos de uso-calidad del agua que se
generan debido al deterioro de la contaminación que sufre éste.
Aunque la baja calidad del agua del Río Magdalena restringe sus usos, la población
que vive en sus riberas utilizan el agua para suplir sus necesidades sin importar la
contaminación de éste.
IAMB 200410 04
67
Debido a la poca información existente de la calidad del agua del Río Magdalena se
estimaron las series de tiempo de los determinantes de calidad del agua a partir de
parámetros existentes como pH, temperatura, conductividad y oxígeno disuelto.
Mediante un balance general de los parámetros determinantes de la calidad del agua
realizado aguas abajo se identificó el impacto negativo que se genera sobre el Río
Magdalena por las descargas de los ríos Sumapaz y Bogotá. El balance de masa se
realizó despreciando la capacidad de autodepuración de Río Magdalena y la carga
contaminante transportada por el Colector La Esperanza.
A partir de los resultados del balance se determinó que las concentraciones de
Coliformes Totales, plomo, níquel y cromo no eran permisibles bajo el decreto 1594
de 1984. Por lo tanto aguas abajo de la desembocadura del Río Bogota no se puede
utilizar el agua del Río Magdalena para ningún tipo de uso.
De igual forma se observó que el parámetro más crítico fueron los Coliformes
Totales con una concentración promedio de 4E+05 aguas abajo del Río Bogotá con
la cual se superaban los límites permisibles estipulados en el Decreto 1594 de 1984.
Se observo que la concentración de éste parámetro aumento en un 795% debido a la
descarga de los Ríos Sumapaz y Bogota y la carga de los Coliformes aumento en un
923%. El porcentaje en el que aumentaron los Coliformes Totales se ve reflejado en
un impacto de salud pública.
Al comparar los resultados del balance realizado aguas abajo de la desembocadura
del Río Bogotá con los datos medidos experimentalmente se observó que diferían en
un alto grado. Dicha incongruencia se genero debido a que el balance se realizó bajo
la suposición de mezcla completa y al calcular la longitud de mezcla bajo la ecuación
propuesta por Yotsukura (1968) se determino que se requerían 69 Km de distancia
para alcanzar la mezcla completa.
Los resultados del balance se corroboraron con los resultados preliminares del
modelo, el cual mostraba la baja calidad del agua del Río Magdalena a lo largo de su
curso. En el modelo se tuvo en cuenta la capacidad de autodepuración y la carga
contaminante transportada por el colector La Esperanza, el cual transporta gran parte
de las aguas residuales de la ciudad de Girardot con un caudal promedio de 59 l/seg.
La Modelación preliminar de la calidad del agua del Río Magdalena se realizó en
QUAL2K (EPA, 2003). A pesar de que es sencillo y fácil de utilizar se observo que
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presentaba algunas deficiencias. Por ejemplo las unidades en las que se deben
suministrar las concentraciones de nitrógeno y de las formas de DBO carbonácea son
diferentes a las suministradas por los datos de laboratorio.
Mediante el análisis de sensibilidad realizado en la modelación se determinaron las
tasas que determinan el comportamiento de los parámetros de calidad del agua. Se
escogieron las tasas que representaban mejor el modelo.
A partir de los resultados preliminares de la modelación se determinó la calidad del
agua del Río Magdalena a la altura de Honda. El oxígeno disuelto se encontró
alrededor de 1.8 mg/l, este valor es un poco bajo pero sin embargo no se encontraron
características anóxicas en ninguna parte del tramo modelado. La concentración de
Coliformes Totales se encontró alrededor de 9E+03, a pesar de que estas
concentraciones bajaron considerablemente el agua del Río Magdalena en este punto
solo se puede utilizar para consumo humano con tratamiento convencional.
Se pudo observar que aunque la calidad del agua del Río Magdalena se recupera
notoriamente cerca de Honda, lastimosamente al llegar a dicha ciudad el río recibe
las aguas residuales provenientes de ésta ciudad, no pudiendo mejorar los
indicadores de contaminación antes mencionados.
Los resultados preliminares del modelo mostraron implícitamente la capacidad de
autopurificación que tiene el Río Magdalena. Se observaron tasas de reaireación que
variaban entre 1 y 1,8 1/d y de igual forma se observo que el Río Magdalena tiene
una alta turbulencia que facilita los procesos de hidrólisis.
Otro factor que genera un impacto positivo es el alto factor de dilución de los
contaminantes. Esto se debe a que las aguas del Río magdalena corren con un alto
caudal.
A pesar de lo mencionado anteriormente el Río Magdalena no alcanza a lograr
niveles de autopurificación que sean lo suficientemente altos para permitir que la
población Colombiana use el agua de éste río según sus necesidades.
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