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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA Documento
FORMATO HOJA DE RESUMEN PARA TRABAJO DE
GRADO
Código
F-AC-DBL-007 Fecha
10-04-2012 Revisión
A
Dependencia
DIVISIÓN DE BIBLIOTECA Aprobado
SUBDIRECTOR ACADEMICO Pág.
i(88)
RESUMEN – TRABAJO DE GRADO
AUTORES YINETH TATIANA PEÑARANDA RIVERA
DARWIN ENRIQUE SÁNCHEZ LIZARAZO
FACULTAD CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE
PLAN DE ESTUDIOS INGENIERÍA AMBIENTAL
DIRECTOR ING LUIS AUGUSTO JÁCOME GÓMEZ
TÍTULO DE LA TESIS
DISEÑO Y EVALUACION DE UN SISTEMA PILOTO DE
FILTRACIÓN COMO TRATAMIENTO DE AGUA EN EL
NACEDERO PRINCIPAL DEL BOSQUE DEL AGÜIL DEL
MUNICIPIO DE AGUACHICA CESAR.
RESUMEN
(70 palabras aproximadamente)
LA CONTAMINACIÓN DE LAS FUENTES HÍDRICAS ES DE LOS PRINCIPALES
PROBLEMAS QUE SE PRESENTAN, GENERANDO PROBLEMAS EN LA SALUD Y EL
BIENESTAR.
EL CONSUMO DE AGUA CONTAMINADA AFECTA Y PERJUDICA LA SALUD ESTA
AGUA ES LLEVADA Y CONSUMIDA DE MANERA DIRECTA SIN NINGÚN TIPO DE
TRATAMIENTO. SE EVALUÓ LA EFICIENCIA DE UN FILTRO PILOTO QUE
CONSTA DE DIFERENTES MEDIOS FILTRANTES, TENIENDO UNOS RESULTADOS
POSITIVOS, OBTENIENDO PORCENTAJES POSITIVOS DE REMOCIÓN DE
CONTAMINANTES.
CARACTERÍSTICAS
PÁGINAS:
PLANOS: ILUSTRACIONES: CD-ROM:
ii
DISEÑO Y EVALUACION DE UN SISTEMA PILOTO DE FILTRACIÓN COMO
TRATAMIENTO DE AGUA EN EL NACEDERO PRINCIPAL DEL BOSQUE DEL
AGÜIL DEL MUNICIPIO DE AGUACHICA CESAR.
AUTORES:
YINETH TATIANA PEÑARANDA RIVERA
DARWIN ENRIQUE SÁNCHEZ LIZARAZO
Trabajo de grado para optar el título de INGENIERO AMBIENTAL
DIRECTOR:
ING LUIS AUGUSTO JÁCOME GÓMEZ
Especialista
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE
INGENIERIA AMBIENTAL
Ocaña, Colombia FEBRERO de 2019
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ACTA DE SUSTENTACION
iv
v
INDICE
Introducción ................................................................................................................................... xi
Capitulo 1. Implementación de un sistema piloto de filtración como tratamiento de agua en el
nacedero principal del bosque del agüil del municipio de Aguachica, cesar .................................. 1
1.1 Planteamiento Del Problema. ................................................................................................ 1
1.2 Formulación del problema. ................................................................................................... 2
1.3 Objetivos. .............................................................................................................................. 2
1.3.1 General. ........................................................................................................................... 2
1.3.2 Específicos. ..................................................................................................................... 2
1.4 Justificación. .......................................................................................................................... 3
1.5 Delimitaciones. ...................................................................................................................... 4
1.5.1 Temporal. ........................................................................................................................ 4
1.5.2 Geográfica. ..................................................................................................................... 4
1.5.3 Conceptual. ..................................................................................................................... 5
1.5.4 Operativa. ....................................................................................................................... 5
Capítulo 2. Marco Referencial ........................................................................................................ 6
2.1 marco histórico. ..................................................................................................................... 6
2.1.1. Nivel Mundial ................................................................................................................ 6
2.1.2. Nivel Nacional ............................................................................................................... 7
2.1.3 a nivel regional y local.................................................................................................... 9
2.2 Marco teórico. ....................................................................................................................... 9
2.2.1. Calidad del agua ............................................................................................................ 9
2.2.2. Parámetros físicos en el agua ....................................................................................... 10
2.2.3. Plantas de tratamiento de agua .................................................................................... 13
2.2.4. Filtración ...................................................................................................................... 13
2.3 Marco Conceptual ............................................................................................................... 19
2.3.1 Las características físicas del agua ............................................................................... 19
2.3.2. El agua cruda. .............................................................................................................. 20
2.3.3. Estándares de calidad de agua cruda para seleccionar un sistema de potabilización en
Colombia. .............................................................................................................................. 20
2.4. Marco contextual. ............................................................................................................... 23
2.5 Marco legal. ......................................................................................................................... 25
vi
Capítulo 3. Diseño Metodológico ................................................................................................. 29
3.1 Tipo de investigación .......................................................................................................... 29
3.2 Población y muestra. ........................................................................................................... 29
3.2.1 Población ...................................................................................................................... 29
3.2.2 Muestra ......................................................................................................................... 29
3.3 Técnicas para la recolección de la información .................................................................. 30
3.3.1 Localización, sitio de muestreo .................................................................................... 30
3.3.2 Planeación de la toma de muestra ................................................................................. 31
3.3.3 Preparación de recipientes ............................................................................................ 31
3.3.4 Limpieza de recipientes para la toma de muestra. ........................................................ 32
3.3.5 Transporte de la muestra............................................................................................... 32
3.4 Metodología para Realizar un diagnóstico del estado actual del nacedero principal del
bosque del Agüil........................................................................................................................ 33
3.4.1. Revisión de Información Secundaria ........................................................................... 33
3.4.2. Trabajo de Campo ....................................................................................................... 33
3.4.3. Caracterización de la fuente hídrica ............................................................................ 34
3.6 Metodología para diseñar de acuerdo a los resultados obtenidos, el sistema de filtración
más eficiente para la reducción de contaminantes presentes la fuente hídrica del bosque Agüil.
................................................................................................................................................... 34
3.6.1 Análisis de filtros .......................................................................................................... 34
3.6.2 Selección del sistema de filtro ...................................................................................... 35
3.6.3. Instalación del sistema de filtro ................................................................................... 35
3.7 Metodología para la evaluación del rendimiento y la eficiencia del sistema piloto de
filtración. ................................................................................................................................... 36
3.7.1 Toma de muestras. ........................................................................................................ 36
3.7.2 Entrega de muestras al laboratorio. .............................................................................. 36
3.7.3. Análisis de muestras para evaluar el rendimiento y la eficiencia del sistema piloto de
filtración................................................................................................................................. 37
Capítulo 4. Presentación de Resultados ........................................................................................ 38
4.1. Localización ....................................................................................................................... 38
4.1.2. Planeación de la toma de muestra ................................................................................ 39
4.1.3. Preparación de recipientes y Transporte de la muestra de muestra. ............................ 39
4.2. Diagnóstico del estado actual del nacedero principal del bosque del Agüil. ..................... 39
4.2.1. Revisión de Información Secundaria ........................................................................... 39
vii
4.2.2. Trabajo de Campo ....................................................................................................... 41
4.2.3. Caracterización de la fuente hídrica ............................................................................ 42
4.3. Diseñar de acuerdo a los resultados obtenidos, el sistema de filtración más eficiente para
la reducción de contaminantes presentes la fuente hídrica del bosque Agüil. .......................... 43
4.3.1. Selección del sistema de filtro ..................................................................................... 43
4.3.2. Instalación del sistema de filtro ................................................................................... 43
4.3.3. Variables para el diseño del filtro ................................................................................ 44
4.4. Evaluación del rendimiento y la eficiencia del sistema piloto de filtración....................... 45
4.4.1. Toma de muestras. ....................................................................................................... 46
4.4.2. Entrega de muestras al laboratorio. ............................................................................. 46
4.4.3. Análisis de muestras para evaluar el rendimiento y la eficiencia del sistema piloto de
filtración................................................................................................................................. 47
Capítulo 5. Conclusiones .............................................................................................................. 59
Capítulo 6. Recomendaciones ....................................................................................................... 60
Referencias .................................................................................................................................... 61
Apéndices ...................................................................................................................................... 66
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Criterios de calidad para destinación del recurso para consumo humano ...................... 21
Tabla 2. Rotulo para las muestras de agua .................................................................................... 32
Tabla 3. Características físicas ...................................................................................................... 37
Tabla 4. Resultados de los parámetros físicos de la fuente hídrica .............................................. 42
Tabla 5.Características del filtro. .................................................................................................. 44
Tabla 6. Resumen de Variables para el diseño de filtro ............................................................... 45
Tabla 7. Resultados de análisis de muestras ................................................................................. 47
Tabla 8. Resultados de análisis para el pH ................................................................................... 48
Tabla 9. Resultados de análisis para el color ................................................................................ 50
Tabla 10. Caracterización para solidos totales. ............................................................................. 52
Tabla 11. Caracterización para turbiedad ..................................................................................... 54
Tabla 12. Caracterización para conductividad. ............................................................................. 55
Tabla 13. Resumen de eficiencias de remoción. ........................................................................... 57
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.Ubicación geográfica Bosque del Agüil, Aguachica, Cesar ............................................. 5
Figura 2.Componentes básicos de un filtro lento de arena. .......................................................... 17
Figura 3. Modelo de filtro ............................................................................................................. 18
Figura 4. Indicadores de eficiencia. ............................................................................................. 18
Figura 5. Cobertura dentro del área del bosque del agüil. Nota. .................................................. 25
Figura 6. Variables para el diseño del filtro. ................................................................................. 35
Figura 7. Localización nacedero principal del bosque del agüil. .................................................. 38
Figura 8. modelo de filtro. ............................................................................................................ 44
Figura 9. Resultados obtenidos para pH. ...................................................................................... 49
Figura 10. Resultados obtenidos para color. ................................................................................. 50
Figura 11. Resultados obtenidos para Solidos Totales. ................................................................ 52
Figura 12. Resultados obtenidos para Turbiedad. ......................................................................... 54
Figura 13. Resultados obtenidos para Conductividad. .................................................................. 56
Figura 14. Resumen de eficiencias de remoción. ......................................................................... 58
x
Agradecimientos
Dedicamos este proyecto primeramente a Dios sobre todas las cosas por ser nuestro guía, a
mis padres Luis Raúl Peñaranda Barroso y Martha Cecilia Rivera Marín, a mi madre clara
Lizarazo y a mi abuela Silvia Farfán, quienes nos han brindado su amor y apoyo incondicional.
También a aquellas personas que nos han colaborado en la elaboración de este proyecto, a
nuestro querido director de proyecto Luis Augusto Jácome Gómez quien nos brindó su
profesional asesoría, a los jurados y a las personas que nos han apoyado en este proceso.
Queremos dar gracias a nuestros compañeros de clase, con quienes compartimos buenos
momentos, acompañándonos en nuestra formación profesional como Ingenieros ambientales.
A nuestros profesores de la universidad, quienes nos han formado profesionalmente
brindándonos conocimientos de calidad y a todos los que de una u otra manera hicieron posible
este proceso.
xi
Introducción
El agua ofrecida para consumo humano debe presentar unas características que no generen
ningún tipo de riesgo para los consumidores de está. La desinformación, la negligencia y en
muchos casos la necesidad, hace que no se le preste la debida atención del tipo de líquido al que
se están sirviendo.
En el municipio está creciendo una seria preocupación por parte de la administración
municipal y de salud pública, ya que no se está ofreciendo información pertinente sobre los
riesgos y peligros de consumir está agua sin ningún tipo de tratamiento.
Se le realizaron análisis antes y después de realizar el proceso de filtración y se obtuvo un
resultado óptimo en la disminución de contaminantes dando un parte de tranquilidad en los
consumidores frecuentes del líquido, ya que se le reducen los riesgos de conllevar enfermedades
a la población servida.
1
Capitulo 1. Implementación de un sistema piloto de filtración como tratamiento de
agua en el nacedero principal del bosque del agüil del municipio de Aguachica,
cesar
1.1 Planteamiento Del Problema.
El agua es una sustancia vital para todos los seres vivos, pero cuando esta no es tratada, es
un medio para la acumulación de vectores y patógenos. El agua contaminada y el saneamiento
deficiente están relacionados con la propagación de enfermedades. Se calcula que unas 842 000
personas mueren cada año de diarrea como consecuencia de la mala calidad del agua (OMS,
2017). Colombia posee un gran potencial hídrico con un rendimiento promedio que equivale a 6
veces el promedio mundial y a 3 veces el de Latinoamérica, sin embargo, la distribución del agua
es desigual para las diferentes áreas, tomando como las condiciones más críticas del recurso
hídrico asociadas a presión por uso, contaminación del agua, vulnerabilidad al desabastecimiento
(IDEAM, 2015).
El municipio de Aguachica no ha sido ajeno a esta problemática, ya que no cuenta con un
recurso suficiente en oferta para las necesidades requeridas por la población que va en
crecimiento, producto de esto son los racionamientos constantes y prolongados en el servicio de
agua potable y que obliga a los habitantes de dicho municipio a buscar alternativas para suplir las
necesidades del preciado líquido, siendo una de estas una de las de mayor influencia, la que se
toma de manera directa en el nacedero principal del bosque del Agüil, agua a la que no se le
realiza ningún tipo de tratamiento. Según estudios físico-químicos realizados señalan bajas
concentraciones de oxígeno disuelto en el agua, presencia de tenso activos, valores altos de
2
demanda bioquímica de oxígeno y conductividad, así como concentraciones elevadas de
nutrientes causantes de eutrofización (Rangel, 2007). El desconocimiento, la indiferencia y
sobretodo la necesidad, hacen que la población siga consumiendo el líquido de este nacedero
desconociendo las consecuencias que esto puede causar a la salud.
1.2 Formulación del problema.
¿En qué medida es posible mejorar la calidad del agua del nacedero principal del bosque
del Agüil mediante el diseño y evaluación de un sistema de tratamiento piloto?
1.3 Objetivos.
1.3.1 General. Evaluar un sistema piloto de filtración como tratamiento de agua en el
nacedero principal del bosque del Agüil del municipio de Aguachica Cesar.
1.3.2 Específicos.
Realizar un diagnóstico del estado actual del nacedero principal del bosque del Agüil.
Diseñar de acuerdo a los resultados obtenidos, el sistema de filtración más eficiente para la
reducción de contaminantes presentes en la fuente hídrica del bosque Agüil.
Determinar el rendimiento y la eficiencia del sistema piloto de filtración.
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1.4 Justificación.
Si bien, existe conciencia de que el manejo del agua es de crucial importancia para el
desarrollo sustentable de las comunidades en el nivel local, su conexión con otros temas críticos
de nivel global, como la economía verde, la reducción de la pobreza (UNEP, 2012). El
crecimiento de población, la migración, la urbanización y la variabilidad climática, entre otras
cuestiones afectan sin duda la manera en que deben manejarse los recursos hídricos.
El consumo de agua sin un tratamiento previo de potabilización causa en la humanidad el
incremento de enfermedades digestivas debido a que los parámetros de la calidad del recurso
hídrico no son permisibles en la mayoría de casos de agua cruda, por esta razón se busca
controlar la presencia de contaminantes en el agua para consumo humano y eliminar el aumento
de estas enfermedades no deseadas (Instituto nacional de salud , 2005)
Debido a la problemática que actualmente se presenta con el recurso hídrico en cuanto a
escasez y desconocimiento de la calidad del agua y los vertimientos residenciales, domésticos y
demás aledaños a la fuente hídrica, como también las afectaciones a la salud por el consumo de
agua sin tratamiento previo, se hace necesaria la toma de medidas que permita evaluar la calidad
del agua destinada para el consumo humano y determinar el tratamiento de las mismas evitando
problemas a la salud de la población de Aguachica cesar, mediante el diseño de un sistema piloto
de filtración , que busque mejorar las características y la calidad de la misma, garantizando a la
población consumidora de este líquido una menor probabilidad de contraer afectaciones a la
salud .
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La investigación se realizará por la necesidad de la población de tener acceso al recurso
debido a el inadecuado abastecimiento por parte de la empresa prestadora del servicio y los
prolongados periodos de escasez que hacen que tanto la población aledaña como una gran parte
de la ciudad de Aguachica busquen suministrar a sus hogares agua del nacedero, siendo esto un
riesgo para la propagación de enfermedades relacionadas con el consumo del líquido, ya que
debido a los vertimientos que realizan las viviendas que limitan con el bosque no cuentan con un
adecuado sistema de alcantarillado, dando como resultado que estos residuos por medio de
escorrentía e infiltración llegan hasta el acuífero, modificando y alterando las características del
agua.
1.5 Delimitaciones.
1.5.1 Temporal. Los objetivos planteados en este proyecto, se realizará en un periodo de
tres (3) meses, contados a partir de la fecha de su aprobación.
1.5.2 Geográfica. El área de influencia directa (AID) del proyecto se encuentra ubicada en
el bosque del Agüil perteneciente al municipio de Aguachica Cesar. Agüil es una zona aislada,
inmersa en una matriz urbana, de cultivos y potreros. Por su lado el sur limita con parte del
sector urbano del municipio de Aguachica, barrio El Bosque, La Sabanita, San Eduardo, Brisas
sector Bajo, Cordilleras y barrio Primaveral, por la parte norte, oriental y occidental el bosque
limita con varias fincas y haciendas. (CORPOCESAR, 2007). Con coordenadas entre los 8º
18'56.9" de latitud norte y los 73º 37' 40.1" de longitud oeste, entre 150 y 200 m de elevación.
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Figura 1.Ubicación geográfica Bosque del Agüil, Aguachica, Cesar
Fuente: Corpocesar
1.5.3 Conceptual. La temática del proyecto se enmarcará en los siguientes conceptos:
Agua potable, agua cruda, características físicas del agua, turbiedad, sólidos solubles e
insolubles; color; olor y sabor; temperatura, pH, contaminación, filtración, calidad del agua.
1.5.4 Operativa. El proyecto se realizará con visita de campo al área de estudio para
recolectar las muestras que permitan realizar el análisis del agua y de esta manera conocer los
parámetros físicos, el grado de contaminación presente y la carga contaminante.
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Capítulo 2. Marco Referencial
2.1 marco histórico.
El tratamiento de agua es un problema latente y una necesidad de urgente solución. Por lo
anterior, alrededor del mundo se ha venido presentando un inusitado interés por la recuperación
del solvente universal, debido a la imposibilidad en algunas regiones por obtener tan preciado
líquido (Sanchez, 2010).
Se reseña la tesis “Diseño de banco de pruebas para placas de filtración de polietileno de
ultra alto peso molecular”, presentada en enero de 2007 por Marco Antonio Torres, para obtener
el título de Ingeniero Civil Mecánico, en la Universidad de Chile. En esta investigación se
basaron en varios aspectos para el diseño de las placas, siendo los más relevantes: el carácter de
la suspensión, nivel de producción deseado, las condiciones de proceso, los resultados requeridos
y los materiales de construcción.
2.1.1. Nivel Mundial. La tesis “Diseño de una unidad de filtración de agua de formación
de pozos petroleros”, presentada por Julio Santiago Medina Rosero y Gabriel Alejandro Miranda
Almeida, para la escuela politécnica nacional de Ecuador, 2007. Una de las principales
conclusiones a las que llegaron, están relacionada con las condiciones más críticas para el diseño
de la unidad de filtración, que se relacionan directamente con sus requerimientos operacionales
(caudal, presión, tamaño de partícula en suspensión, calidad del agua a la salida del proceso de
filtrado, entre otros.); y también que las variables principales que se manejan en un sistema de
filtrado, inciden directamente en la selección del medio de separación, pero además, factores
como la corrosividad del agua, limitan la gama de elementos disponibles para conformar el
sistema de filtrado.
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2.1.2. Nivel Nacional. Otra tesis relacionada es la realizada por Ángel Esteban Lázaro
Acuña y Víctor Ramón Barrera Marzola, “Evaluación técnica-económica del sistema de
filtración para disóleo de alto contenido de BS&W de la empresa terminal de líquidos de
barranquilla TEIBA S.A.”, de la universidad de San Buenaventura de Cartagena, elaborada en
febrero del 2010. Establecen el dimensionamiento del equipo de filtro después de haber
establecido las condiciones de operación tales como: temperatura, caída de presión, cantidad de
materia a filtrar, entre otros. De igual manera, llegaron a diferentes conclusiones, siendo la
principal que en los cálculos de diseño del filtro se debió tener en cuenta un tamaño promedio de
partícula de los sedimentos presentes en el disóleo y la temperatura del fluido dentro del filtro
debido al efecto que ésta presenta en la viscosidad y velocidad de filtración de la acumulación de
sólidos incompresibles que actúan como medio filtrante al formarse la torta.
También se encuentra la tesis, “Diseño de un sistema de filtración para la potabilización de
agua en el municipio de Turbana-Bolívar”, presentada por Leandro Hernández D., para la
universidad de San Buenaventura de Cartagena, 2007. Donde llegó a establecer unas
recomendaciones generales de operación y mantenimiento de plantas de tratamientos que van
enmarcadas en los principios 17 de operación, de mantenimiento, parámetros de control de
operación, entre otros.
Y, por último, está la tesis “Desarrollo de una planta para producir sulfato de sodio a partir
de sulfato de calcio, subproducto en la producción de fertilizantes nitrofosfatados”, presentada
por los estudiantes Neyis Yances Ayola y Adalberto Matute Thowinsom, para la Universidad del
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Atlántico, Barranquilla, 1984. Ellos, en el diseño de la planta, incluyeron un filtro de tambor
rotatorio, el cual fue diseñado teniendo en cuenta las condiciones a las que operaria la planta.
Establecieron que las dimensiones de la mayor parte de los quipos, incluyendo el filtro de tambor
rotatorio, son dimensiones correspondientes a plantas en escala de planta piloto.
En síntesis, en estas investigaciones se encuentran parámetros como el caudal, presión,
temperatura, tamaño de partícula, entre otros, que son fundamentales para tener en cuenta en el
diseño de las partes que conforman el sistema de filtración: placas, marcos, bomba, entre otros.
La utilización de diferentes sistemas de tratamiento y combinaciones de los mismos han
incentivado amplias investigaciones como las realizadas por el Instituto de Investigación y
Desarrollo en Abastecimiento de Agua, Saneamiento Ambiental y Conservación del Recurso
Hídrico CINARA de la Universidad del Valle (Colombia), Entre las tecnologías consideradas
dentro del proyecto se incluye la Filtración en Múltiples Etapas FiME, una alternativa en la cual
se elimina el proceso de coagulación, aplicable a fuentes de abastecimiento que el 90% del
tiempo no sobrepasan 150 UNT ni 50 UPC (Naranjo, 2009).
La tecnología de Filtración en Múltiples Etapas, presenta un gran potencial para superar los
problemas que actualmente limitan el suministro de agua potable en comunidades rurales,
pequeños y medianos municipios en países en desarrollo. Esta tecnología no requiere el uso de
sustancias químicas ni aparatos mecánicos complejos y puede ser fácilmente operada, mantenida
y administrada por miembros de la comunidad. Una planta de tratamiento FiME consta de tres
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etapas de tratamiento: Filtro Grueso Dinámico, Filtro Grueso y Filtro Lento en Arena (Vargas &
Galvis, 2007).
2.1.3 a nivel regional y local. A nivel local según el ingeniero encargado de Corpocesar
seccional Aguachica, no se han realizado estudios de diseños de sistemas piloto de filtración para
agua en el bosque del agüil.
2.2 Marco teórico.
La importancia del agua de bebida como vehículo de dispersión de enfermedades ha sido
largamente reconocida. La mayor parte de las enfermedades prevalentes en los países en
desarrollo, donde el abastecimiento de agua y el saneamiento son deficientes, son causadas por
bacterias, amebas, virus y helmintos. (Programa de las naciones unidas para el desarrollo, 2013)
(Guía comunitaria para la salud ambiental, 2011), menciona que los bosques sostienen la
salud de la gente en todas partes y estabilizan el clima. Incluso aquellos que viven lejos de los
bosques, o en áreas donde los bosques fueron degradados o dañados gravemente, dependen de
todo aquello que los bosques producen. Cuando los bosques son degradados o destruidos, se
atropella la salud comunitaria porque no se realizan las funciones que anteriormente llevaron a
cabo los árboles y los bosques en apoyo de la salud.
2.2.1. Calidad del agua. Para hablar de calidad del agua se toma como referencia el libro
Química de Barrenchea. El término calidad del agua es relativo y solo tiene importancia
universal si está relacionado con el uso del agua. Esto quiere decir que una fuente de agua
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suficientemente limpia que permita la vida de los peces puede no ser apta para la natación y un
agua útil para el consumo humano puede resultar inadecuada para la industria. (UNAD, 2004) .
El concepto de calidad del agua La calidad del agua hace referencia al estado del recurso
hídrico, este concepto es usado en un escenario comparativo donde se define un patrón o nivel de
referencia y depende del punto de vista que se tengan en cuenta para realizar la calificación o
evaluación, así como de los indicadores que se utilicen. (Martinez R. , 2010)
La calidad del agua se refiere a las condiciones en que se encuentra el agua respecto a
características físicas, químicas y biológicas, en su estado natural o después de ser alteradas por
el accionar humano. El concepto de calidad del agua ha sido asociado al uso del agua para
consumo humano, entendiéndose que el agua es de calidad cuando puede ser usada sin causar
daño. Sin embargo, dependiendo de otros usos que se requieran para el agua, así se puede
determinar la calidad del agua para dichos usos (Lenntech, 2006)
2.2.2. Parámetros físicos en el agua. Los parámetros de Calidad del Agua para consumo
humano se toman de las definiciones entregadas por ROMERO R. Jairo Alberto, Ingeniero Civil
de la Universidad Nacional de Colombia, profesor de la Escuela Colombiana de Ingeniería, en la
Facultad de Ingeniería Ambiental, quien realizó un compendio de los conceptos fundamentales
de química y microbiología del agua que son útiles para entender lo básico de las procesos de
potabilización de agua. (Felizzola, 2016).
Entre los parámetros físicos que se van a analizar se encuentran:
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Color. Las causas más comunes del color en el agua son la presencia de hierro y
manganeso coloidal o en solución; el contacto del agua con desechos orgánicos, hojas, madera,
raíces, etcétera, en diferente estado de descomposición, y la presencia de taninos, ácido húmico y
algunos residuos industriales. Dos tipos de color se reconocen en el agua: el color verdadero, o
sea el color de la muestra una vez que se ha removido su turbidez, y el color aparente, que
incluye no solamente el color de las sustancias en solución y coloidales sino también el color
debido al material suspendido. El color aparente se determina sobre la muestra original, sin
filtración o centrifugación previa. (SALUD, 2005).
Turbiedad. Es la resistencia que presenta un cuerpo de agua al paso de la luz, que
generalmente se asocian a partículas que van desde el tamaño coloidal hasta partículas de arena
gruesa, las cuales dependen del grado de turbulencia del agua y su origen puede ser mineral
(limos, arcillas, etc.) u orgánicos (residuos vegetales, microorganismos, etc.) (Pérez, 1982). Su
importancia para la potabilización del agua radica en que por razones estéticas puede causar
rechazo por parte de los consumidores y de igual forma puede incidir de manera directa en el
proceso de tratamiento del agua como la filtración y desinfección pues hace más difícil el
proceso de filtración y que se requieran mayores dosis de cloro para la desinfección
(Sierra Ramirez, 2011)
Temperatura. La determinación exacta de la temperatura es importante para diferentes
procesos de tratamiento y análisis de laboratorio, puesto que, por ejemplo, el grado de saturación
de OD, la actividad biológica y el valor de saturación con carbonato de calcio se relacionan con
la temperatura. (Defiinicion ABC, 2013).
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El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución. En 1909, el químico danés
Sorensen definió el potencial hidrógeno (pH) como el logaritmo negativo de la concentración
molar (más exactamente de la actividad molar) de los iones hidrógeno. Esto es:
PH = - log [H + ]
La capacidad de un agua puede definirse como su capacidad para neutralizar bases, como
su capacidad para reaccionar con iones hidróxido, como su capacidad para ceder protones o
como la medida de su contenido total de sustancias ácidas. La determinación de la acidez es de
importancia en ingeniería sanitaria debido a las características corrosivas de las aguas ácidas, así
como al costo que suponen la remoción y el control de las sustancias que producen corrosión.
(Murillo, 2011)
Sólidos totales. Es la materia que se obtiene después de someter al agua a un proceso de
evaporación a temperaturas entre 103°C y 105°C, la materia que se pierde en el proceso de
evaporación no se define como sólida. Dentro de los sólidos totales hay dos clases de elementos;
los sólidos sedimentables que son aquellos que se van al fondo de un recipiente y los sólidos en
suspensión que son los que flotan por su peso en la superficie de la lámina de agua, estos a su
vez se dividen en filtrables y no filtrables.
Conductividad. La conductividad eléctrica es un indicador de la capacidad de una
solución acuosa de transportar corriente eléctrica. Esta capacidad depende de la presencia,
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concentración, movilidad y valencia de los iones presentes y de la temperatura del agua. La
conductividad aumenta con la temperatura a una tasa de aproximadamente 1,9 % / °C. La
conductividad eléctrica está relacionada con el contenido de sustancias ionizadas, es decir, con
las sales disueltas del agua. No tiene especificidad. Las soluciones de iones inorgánicas son
relativamente buenas conductoras. Las soluciones orgánicas, en general, son poco conductoras
(García, 2012)
2.2.3. Plantas de tratamiento de agua. Es una instalación donde el agua cruda es
sometida a diversos procesos con el objetivo de eliminar los microorganismos y los
contaminantes físicos y químicos hasta los límites aceptables que estipulan las normas. De
acuerdo con el tipo de procesos que las forman, las plantas de tratamiento se clasifican en plantas
de filtración rápida y plantas de filtración lenta. (Camacho, 2011).
2.2.4. Filtración. Es la operación final de la clarificación del proceso de potabilización,
este consiste en remover las partículas sólidas suspendidas y coloidales presentes en el agua que
pasan a través de un medio poroso (OPS, 2014). Aunque la mayoría de los sólidos son removidos
en el proceso de coagulación y de sedimentación cierta cantidad de solidos pasan del tanque de
sedimentación por tanto requieren ser removidos para evitar problemas en la desinfección,
generalmente el arena de filtración remueve lo conocido como turbiedad, compuestos de floculo,
suelo, metales oxidados y microorganismos; los materiales de mayor uso para este proceso son la
arena o arena y antracita los cuales adsorben las partículas sólidas (Romero, 1999)
14
Factores que influyen en la filtración. La eficiencia de la filtración está relacionada con
las características de la suspensión, del medio filtrante, de la hidráulica de la filtración y la
calidad del efluente. Por ejemplo, la filtración de agua cruda en filtros lentos de arena, y la de
agua coagulada en filtros rápidos de arena resultan de interacciones distintas entre los granos del
medio filtrante y las partículas suspendidas, pues un factor importante en la filtración lenta
puede, muchas veces, no ser importante para la filtración rápida. (Camacho, 2011).
Función de un medio filtrante. Ofrecen una barrera en la que los poros son más pequeños
que las partículas en suspensión, que son separadas del fluido y retenidas en el filtro. En los
medios filtrantes gruesos los poros pueden ser más gruesos que las partículas que se van a
separar, las cuales pueden acompañar al fluido alguna distancia a través del medio, pero son
retenidas más pronto o más tarde por el medio filtrante en los finos intersticios que existen entre
las partículas que lo constituyen. (Leidy Johana Gualteros Díaz, María Angélica Chacón R,
2015)
El medio filtrante acaba obstruyéndose por las partículas acumuladas; se debe entonces
lavar con fluido claro para limpiarlo y permitir que siga la filtración.
La arena La filtración de la arena se utiliza con frecuencia, es un método muy robusto
para separar los sólidos suspendidos del agua. La filtración media consiste en una capa múltiple
de la arena con una variedad en tamaño y gravedad específica. Los filtros de arena se pueden
proveer en diversos tamaños y ambos pueden ser manejados manualmente o de forma totalmente
automática. (Leidy Johana Gualteros Díaz, María Angélica Chacón R, 2015).
15
La antracita se ha empleado como sustituto de la arena en muchas plantas de tratamiento
y puede utilizarse conjuntamente con aquélla y otros materiales en los filtros de medio
filtrante mixto. La antracita para filtros tiene un tamaño efectivo de 0,7< mm o superior y un
coeficiente de uniformidad igual o inferior a 1,75. Cuando se emplea sin otros materiales, los
lechos de antracita suelen ser similares a los de los filtros de arena, y en estos casos puede
utilizarse tamaños efectivos menores. (RODRÍGUEZ, 2008)
Carbón activado: Es un material que se caracteriza por poseer una cantidad muy grande
de microporos y gran área superficial, lo cual le permite tener alta adsorción ya que retiene
moléculas de otros compuestos presentes en el medio. Estas fuerzas de atracción son conocidas
como las fuerzas de Van Der Waals. (Alan Jair Rentería Peláez).
La filtración en los sistemas de tratamiento de agua potable. Filtración es el proceso de
separación (mecánica) sólido-fluido mediante el cual el sólido es separado del fluido en una
suspensión haciéndolo pasar a través de un lecho poroso, denominado medio filtrante.
La filtración puede efectuarse en muchas formas distintas: con baja carga superficial
(filtros lentos) o con alta carga superficial (filtros rápidos), en diferentes medios porosos (arena,
antracita, granate, etc.) empleando solo un medio (lecho simple) o varios medios (lecho mixto),
con flujo ascendente o descendente; por último, el filtro puede trabajar a presión o por gravedad,
según sea la magnitud de la carga hidráulica que exista sobre el lecho filtrante. (Perez)
16
Según el Reglamento Técnico del Sector de Agua potable y Saneamiento básico RAS-2000
Filtración rápida donde debe filtrarse agua previamente tratada (coagulación y/o
floculación con o sin sedimentación o flotación) para lograr la remoción de las últimas partículas
que no hayan sido retenidas por el sedimentador. Entre los filtros rápidos se tiene:
La Filtración directa esta puede ser de contacto (sin floculación, ni sedimentación) o
filtración directa propiamente dicha (sin sedimentación, pero con coagulación-floculación total o
parcial). En este proceso debe trabajarse con una coagulación por neutralización de cargas
diferente de la coagulación de barrido. En la Filtración convencional Debe utilizarse como
pulimento final de los procesos de mezcla rápida, floculación y sedimentación. Generalmente se
emplea cuando se ha realizado una coagulación de barrido. La turbiedad de ingreso a los filtros
no debe ser mayor de 8.0 UNT y el color no mayor de 20 UC. En la Filtración lenta Como
tratamiento único, puede emplearse como tratamiento final del agua cruda pre-filtrada, para
mejorar la calidad bacteriológica y remover las partículas suspendidas más finas. Las moléculas
orgánicas llamadas tenso activos que modifican las fuerzas de superficie o atracción existentes
entre las moléculas de una sustancia líquida, en la superficie de contacto, con un sólido. Es decir,
disminuyen la tensión superficial.
Filtración lenta en arena Este proceso consta de un medio único de arena fina de
aproximadamente 0,90 a 1,20 m (3-4 pies) de profundidad. El medio filtrante no se retro lavado
como en el caso de los filtros rápidos de arena; en su lugar, se limpia manualmente mediante la
remoción del medio filtrante superficial. La tasa de filtración oscila entre 0,1 y 0,2 m/h (0,05-0.1
17
gpm/pie2) y, por ende, requiere un área más extensa de terreno. Estos sistemas pueden ser
apropiados para comunidades pequeñas, pero deben incluir un pre tratamiento adecuado (físico,
no químico) y no son recomendables para aguas crudas con altos niveles de turbiedad y calidad
variable. Estos filtros se operan con el lecho filtrante permanentemente sumergido y los
mecanismos principales del proceso son biológicos (formación de una capa biológica) y
fisicoquímicos. (procesos de tratamiento de agua)
Figura 2.Componentes básicos de un filtro lento de arena.
Fuente: María José Rivas Arrieta, Wendy Johana García Méndez (2017). Evaluación de la filtración lenta de arena
para la Potabilización del agua en el corregimiento de san José de Playón
18
Figura 3. Modelo de filtro
Fuente: investigando el tratamiento del agua. La filtración
Indicadores De Eficiencia Los indicadores de eficiencia del sistema de filtración se
formulan con el fin de determinar si el filtro está trabajando en óptimas condiciones, esto
significa que este garantiza una remoción total o significativa de Turbidez y Coliformes totales,
parámetros que en el agua no filtrada estaban por fuera del límite permisible.
Figura 4. Indicadores de eficiencia.
19
Fuente: Leidy Johana Gualteros Diaz,( 2015). Estudio de la eficiencia de lechos filtrantes para la
potabilización de agua.
2.3 Marco Conceptual
Para comprender de mejor forma los procesos relacionados con el proyecto es importante
tener claridad y conocimiento sobre los términos empleados en él, de manera que no exista
confusión en la terminología y análisis de la problemática.
Según el RAS El Agua potable se define, como agua que por reunir los requisitos
organolépticos, físicos, químicos y microbiológicos, en las condiciones señaladas en el Decreto
475 de 1998, puede ser consumida por la población humana sin producir efectos adversos a la
salud (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2012) . Es aquella que por
cumplir las características físicas, químicas y microbiológicas, en las condiciones señaladas en el
presente decreto y demás normas que la reglamenten, es apta para consumo humano. Se utiliza
en bebida directa, en la preparación de alimentos o en la higiene personal (Republica de
Colombia, Decreto 1575 de 2007).
2.3.1 Las características físicas del agua, llamadas así porque pueden impresionar a los
sentidos (vista, olfato, etcétera), tienen directa incidencia sobre las condiciones estéticas y de
aceptabilidad del agua. Se consideran importantes las siguientes: turbiedad; sólidos solubles e
insolubles; color; olor, sabor; temperatura, y pH. El agua tratada es aquella a la cual sus
características físicas, químicas y bilógicas han sido cambiadas o variada con el fin de emplearla
en algún uso beneficio (RAMIREZ, 2011)
20
La contaminación del agua es el grado de impurificación, que puede originar efectos
adversos a la salud de un número representativo de personas durante periodos previsibles de
tiempo y se debe al crecimiento demográfico, al desarrollo industrial y a la urbanización
(Martinez, 2009). El tratamiento de agua potable se puede realizar mediante un sistema de
filtración que es el proceso de separación (mecánica) sólido-fluido mediante el cual el sólido es
separado del fluido en una suspensión haciéndolo pasar a través de un lecho poroso, denominado
medio filtrante. Según el Reglamento Técnico del Sector de Agua potable y Saneamiento básico
RAS-2000.
2.3.2. El agua cruda. debe tener una turbiedad y un color inferiores a 8 UNT y 30 UC
respectivamente el 90% del tiempo. El 10% restante, la fuente no puede tener una turbiedad
superior a 15 UNT y 50 UC de color. En caso de que por tiempos cortos (no mayores de 5 horas)
se excedan estos límites, debe proveerse una solución para que haya continuidad del servicio.
2.3.3. Estándares de calidad de agua cruda para seleccionar un sistema de potabilización en
Colombia.
Para el caso particular de Colombia el decreto 1594 de 1984 en su capítulo IV, artículo 38,
establece unos criterios de calidad admisibles para la destinación del recurso para consumo
humano y uso doméstico e indican que para su potabilización se requiere solamente tratamiento
convencional siempre y cuando este bajo los rangos allí establecidos y el articulo 39 del mismo
decreto establece otra serie de criterios de calidad admisibles para la destinación del recurso para
consumo humano y doméstico cuando la potabilización solo requiere de desinfección, estos se
resumen en la tabla 1.
21
Tabla 1. Criterios de calidad para destinación del recurso para consumo humano
Parámetro Requiere tratamiento
convencional (mg/L)
Requiere solo desinfección
(mg/L)
Amoniaco 1,0 1,0
Arsénico 0,05 0,05
Bario 1,0 1,0
Cadmio 0,01 0,01
Cianuro 0,2 0,2
Cinc 15,0 15,0
Cloruros 250,0 250,0
Cobre 1,0 1,0
Color 75 unidades platino-cobalto 20 unidades platino-cobalto
Fenoles 0,002 0,002
Cromo hexavalente 0,05 0,05
Difenil policlorados No detectable No detectable
Mercurio 0,002 0,002
Nitratos 10,0 10,0
Nitritos 1,0 1,0
Ph 5,0-9,0 unidades 6,5-8,5 unidades
Plata 0,05 0,05
Plomo 0,05 0,05
Selenio 0,01 0,01
Sulfatos 400,0 400,0
Tensoactivos 0,5 0,5
Turbiedad --- 10
Coliformes totales
NMP/100mL
20000 1000
Coliformes fecales
NMP/100mL
2000 ---
Fuente: decreto 1594 de 1984
Mejorar la Calidad del agua Tiene importancia universal si está relacionado con el uso del
recurso. Esto quiere decir que una fuente de agua suficientemente limpia que permita la vida de
22
los peces puede no ser apta para la natación y un agua útil para el consumo humano puede
resultar inadecuada para la industria (Barrenechea Martel, s.f).
En los conceptos sobre los tipos de muestras. Las clases de muestreos existentes son:
Muestra simple. Son aquellas “que se toman en un momento determinado y resultan
apropiadas para garantizar la calidad del agua en un momento dado, generalmente se usan para el
análisis de la calidad del agua” (IDS, 2011).
Muestras compuestas “es la mezcla de varias muestras puntuales de una misma fuente,
tomada a intervalos programados y por periodos determinados, las cuales pueden tener
volúmenes iguales a ser proporcionales al caudal durante el periodo de muestras”
Muestras integradas. Es aquella que se forma por la mezcla de muestras puntuales
tomadas de diferentes puntos simultáneamente, o lo más cerca posible, por ejemplo, un rio que
que varía en composición de acuerdo con el ancho y la profundidad. (IDEAM, 2015)
En los métodos de muestreo se encuentra el Muestreo manual. El muestreo manual se
realiza cuando se tienen sitios de fácil acceso o aquellos que por medio de ciertas adaptaciones
puedan facilitar la toma de muestras. La ventaja de éste tipo de muestreo es permitir al encargado
de tomar la muestra, observar los cambios en las características del agua en cuanto a sustancias
flotantes, color, olor, aumento o disminución de caudales, etc. (IDEAM, 2007)
23
El Muestreo automático, Se recomienda cuando existen condiciones de difícil acceso a la
toma de la muestra o cuando se justifica o se cuenta con los recursos necesarios para llevar a
cabo este tipo de muestreo, tiene como ventaja una mayor precisión de los datos y como
desventaja la calibración y complejidad de su montaje (IDEAM, 2007).
“Los bosques son ecosistemas imprescindibles para la vida. Son el hábitat de multitud de
seres vivos, regulan el agua, conservan el suelo y la atmósfera y suministran multitud de
productos útiles”. (Echarri, 1998)
2.4. Marco contextual.
El municipio de Aguachica está localizado al sur del departamento del Cesar a 301 Km. de
Valledupar. Su cabecera municipal está localizada a los 08° 45’’ de latitud norte y 73°37’ 37’’ de
longitud oeste del meridiano de Greenwich a 190 metros sobre el nivel del mar (msnm); El
municipio se localiza en la zona intertropical ecuatorial, con una extensión total de 876,26 Km2,
temperatura media de 28°C, y precipitación media anual de 1835 mm. (Alcaldia Aguachica,
Cesar).
Su extensión territorial es de 876.26 kilómetros cuadrados que ocupa el 3,8% de la
superficie del Departamento. Limita por el Norte con el municipio de La Gloria (Cesar), El
Carmen (Norte de Santander); por el este con Río de Oro (Cesar); por el Sur con Río de Oro, San
Martín (Cesar) y Puerto Wilches (Santander) y por el Oeste con Gamarra (Cesar) y Morales
(Bolívar). El territorio de Aguachica tiene una zona montañosa al Norte, representadas por la
estibaciones Noroccidentales de la Cordillera Oriental con elevaciones entre los 200 2.150
metros sobre el nivel del mar (msnm); al sur una zona de planicie o llanura regada por los ríos
24
Lebrija y magdalena y sus numerosa quebradas y arroyos, cuya fisiografía oscila entre los 50 y
los 200 msnm. (Tejada, 2017)
El municipio cuenta Con varias fuentes hídricas, en las cuales han sido intervenidas por los
habitantes del municipio. Donde la fuente que abastece la gran parte del municipio de Aguachica
es la quebrada buturama; ya que el municipio cuenta con 2 Caños el Cristo y el Pital son las
corrientes que atraviesan el casco urbano teniendo en cuenta que son corrientes que se abastecen
en su trayecto de pequeños nacimientos de agua subterránea. (Alcaldia Aguachica, Cesar)
El bosque el Agüil se encuentra ubicado al nororiente del municipio de Aguachica en el
departamento del Cesar, entre los 8º 18'56.9" de latitud norte y los 73º 37' 40.1" de longitud
oeste, entre 150 y 200 m de elevación. Agüil es una zona aislada, inmersa en una matriz urbana,
de cultivos y potreros. Por su lado sur limita con parte del sector urbano del municipio de
Aguachica, barrio El Bosque, La Sabanita, San Eduardo, Brisas sector Bajo, Cordilleras y barrio
Primaveral, por la parte norte, oriental y occidental el bosque limita con varias fincas y haciendas
dedicadas al pastoreo y los cultivos, principalmente de yuca y maíz. (Corpocesar, 2007).
El bosque cuenta con 12 nacimientos de agua que están inmersos dentro del área del
bosque, y que uno de estos se encuentra ubicado estratégicamente para aprovechar y almacenar
todo el agua que aquí flora. El cauce de este nacedero está dirigido y conectado a un tanque de
almacenamiento, donde las aguas se depositan en este, para luego ser extraídas mediante la
conexión de unos grifos, cuatro (4) en total, con un promedio de caudal de salida de 0,35 lts/seg,
siendo este un caudal constante en distintos periodos climáticos, ya sea sequia o invierno.
25
Figura 5. Cobertura dentro del área del bosque del agüil. Nota.
Fuente: Adaptado de Google Earth
2.5 Marco legal.
Ley 9 de 1979. Establece las normas generales que servirán de base a las disposiciones y
reglamentaciones necesarias para preservar, restaurar y mejorar las condiciones sanitarias en lo
que se relaciona a la salud humana.
26
Los procedimientos y las medidas que se deben adoptar para la regulación, legalización y
control de los descargos de residuos y materiales que afectan o pueden afectar las condiciones
sanitarias del Ambiente. (Republica de Colombia, Ley 9 de 1979, 2016).
Ley 388 de 1997. Mecanismos para lograr un verdadero ordenamiento territorial, para
planificar el uso de suelos dentro del área de su jurisdicción. (Republica de Colombia, Ley 288
de 1997, 2014).
Decreto Ley 2811 de 1974. Código nacional de los recursos naturales renovables RNR y
no renovables y de protección al medio ambiente: El ambiente es patrimonio común, el estado y
los particulares deben participar en su preservación y manejo. Regula el manejo de los RNR, la
defensa del ambiente y sus elementos (Codigo de recursos naturales, 2014).
Decreto 1575 de 2007. Por el cual se establece el Sistema para la Protección y Control de
la Calidad del Agua para Consumo Humano. El objeto del presente decreto es establecer el
sistema para la protección y control de la calidad del agua, con el fin de monitorear, prevenir y
controlar los riesgos para la salud humana causados por su consumo, exceptuando el agua
envasada. (Republica de Colombia, Decreto 1575 de 2007.)
Decreto 1541 DE 1978. Por el cual se reglamenta la parte III del Libro II del decreto - ley
2811 de 1974: "De las aguas no marítimas" y parcialmente la ley 23 de 1973.
27
El presidente de la República de Colombia, en ejercicio de sus facultades constitucionales,
en especial de las que le confiere el ordinal 3 del artículo 120 de la Constitución Nacional
Art. 4o En conformidad con lo establecido por los artículos 80 y 82 del Decreto - Ley
2811 de 1974, las aguas se dividen en dos categorías: aguas de dominio público y aguas de
dominio privado. Para efectos de interpretación, cuando se hable de aguas, sin otra calificación,
se deberá entender las de uso público.
Art. 5o Son aguas de uso público:
a. Los ríos y todas las aguas que corran por cauces naturales de modo permanente o no
b. Las aguas que corran por cauces artificiales que hayan sido derivadas de un cauce
natural
c. Los lagos, lagunas, ciénagas y pantanos
d. Las aguas que están en la atmósfera
e. Las aguas lluvias
Decreto 1594 de 1984. por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 09 de
1979, así como el Capítulo II del Título VI - Parte III - Libro II y el Título III de la Parte III
Libro I del Decreto 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos.
28
Artículo 37. Los valores asignados a las referencias indicadas en el presente capítulo se
entenderán expresados en miligramos por litro, mg/1, excepto cuando se indiquen otras unidades.
Artículo 38. Los criterios de calidad admisibles para la destinación del recurso para
consumo humano y doméstico son los que se relacionan a continuación, e indican que para su
potabilización se requiere solamente tratamiento convencional.
Reglamenta los requisitos técnicos que se deben cumplir en las etapas de planeación,
diseño, construcción, puesta en marcha, operación, mantenimiento y rehabilitación de la
infraestructura relacionada con los servicios públicos domiciliarios de acueducto, alcantarillado y
aseo.
Ministerio de la protección social ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo
territorial resolución número 2115 de 2017.
Por medio de la cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del
sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano
Actualización resolución ras reglamento técnico de agua y saneamiento 2017.
Reglamenta los requisitos técnicos que se deben cumplir en las etapas de planeación, diseño,
construcción, puesta en marcha, operación, mantenimiento y rehabilitación de la infraestructura
relacionada con los servicios públicos domiciliarios de acueducto, alcantarillado y aseo.
29
Capítulo 3. Diseño Metodológico
3.1 Tipo de investigación
La metodología de este proyecto, cumple con las características de una investigación
descriptiva, debido a que se persigue la descripción de las variables técnicas y operativas de un
sistema de filtración piloto como tratamiento de agua, así como la caracterización física de la
fuente hídrica, de igual manera se llevara a cabo una investigación aplicada, ya que busca
obtener resultados concretos con los que se generaran alternativas para implementar el sistema
más eficiente de filtración.
Tiene un enfoque cuantitativo teniendo en cuenta que se pretende analizar una serie de
parámetros físicos que pueden representarse en valores numéricos. Y por último asumirá un
diseño de investigación de campo transversal ya que se recolectarán los datos en un punto en el
tiempo.
3.2 Población y muestra.
3.2.1 Población. Para este proyecto, la población que se caracteriza corresponde a la
quebrada que nace en el bosque del Agüil de Aguachica Cesar.
3.2.2 Muestra. Corresponde al nacedero principal del bosque del Agüil, área de estudio en
donde se analizan parámetros como pH, turbiedad, temperatura, conductividad y color. Las toma
de muestras de agua se dividieron y programaron para cubrir con dos periodos climáticos
30
(sequia- invierno) tomando una muestra inicial correspondiente al agua cruda, directamente del
grifo y tres muestras más que se distribuyeron y separaron entre muestra y muestra por 30 días.
Cabe aclarar que la técnica de muestreo se realizara de forma manual con muestras de tipo
simple o puntual.
3.3 Técnicas para la recolección de la información
Para el muestreo se organizan las botellas rotuladas y se trasladan a la UFPSO donde se
utilizarán los materiales necesarios. Se miden los parámetros físicos con ayuda de los pasantes
del laboratorio. Debe escribirse como un protocolo (o Procedimiento Operativo Estándar, POE),
que incluye los siguientes aspectos:
3.3.1 Localización, sitio de muestreo
Criterio para la selección del punto de muestreo:
Accesibilidad. - el punto de muestreo debe estar en un lugar fácilmente accesible con las
vías de acceso vehicular y peatonal que sean necesarias, de tal manera que faciliten obtener las
muestras y transportar la carga que implican los equipos y materiales de muestreo..
Representatividad. - el punto de recolección de las muestras debe ser lo más representativo
posible de las características totales del cuerpo de agua, esto significa que el cuerpo de agua debe
estar mezclado totalmente en el lugar de muestreo, relacionado específicamente con la
turbulencia, velocidad y apariencia física del mismo, adquiriendo que la muestra sea lo más
homogénea posible.
31
Seguridad.- el punto de muestreo, sus alrededores y las condiciones meteorológicas deben
garantizar la seguridad de las personas responsables del muestreo, minimizando los riesgos de
accidentes y de lesiones personales. (VILLADA, 2014)
3.3.2 Planeación de la toma de muestra
Antes de iniciar el programa de muestreo es importante tener claramente definida la forma
como serán tomadas las muestras, revisando detalladamente el presupuesto, la disponibilidad de
los autores, el transporte, los costos, la vida útil de los equipos, los requerimientos de energía y
espacio y la disponibilidad de los mismos, entre otros.
3.3.3 Preparación de recipientes
Identificación de la muestra, el Laboratorio de Calidad Ambiental presume de la buena fe
del recolector y/o del cliente sobre la idoneidad, representatividad de la muestra y veracidad de la
información solicitada. La identificación de la muestra, debe hacerse con cinta de embalaje y con
marcador, debe contener por lo menos la siguiente información:
Código de la estación de la muestra
Fecha y hora de recolección
Tipo de agua
Procedencia
Lugar de recolección
Nombre del recolector
32
Preservación realizada.(BARRETO, 2009)
Tabla 2. Rotulo para las muestras de agua
ETIQUETAS PARA MUESTRA DE AGUA
Municipio: Localidad: Fecha: Hora:
Tipo de muestra: Punto de toma: Tipo de agua:
Realizado por: Firma:
Fuente: Adaptado del INS (2014)
3.3.4 Limpieza de recipientes para la toma de muestra.
Los recipientes de plástico se lavaran 3 veces con el agua a analizar, Una vez que se cuenta
con los recipientes limpios, se eligen en función de los parámetros que desean ser determinados;
los de vidrio tienen la ventaja que la muestra es visible y los de polietileno que no son tan
susceptibles a la ruptura, ni a la exposición de luz para algunos parámetros fotosensibles. Los
recipientes se utilizan de acuerdo con la naturaleza de la muestra y sus componentes. Es
necesario enjuagar el frasco de tres a cuatro veces con el agua a analizar. (VILLADA, 2014)
3.3.5 Transporte de la muestra
El acondicionamiento de las muestras dependerá del objetivo del muestreo. En general,
para análisis físico-químico puede ser necesario acondicionarlas con conservadores de frío,
También deben mantenerse al resguardo de la luz, procurando enviarlas lo más rápido posible al
laboratorio.
33
Siempre es conveniente tomar la muestra y transportarla los primeros días de la semana,
previendo feriados o días no laborables. En cualquier caso debe evitarse el congelamiento de la
muestra (el lugar correcto para conservar las muestras que no se hayan podido entregar al
laboratorio es en la parte inferior de una heladera común) (OSTINELLI, 2010)
3.4 Metodología para Realizar un diagnóstico del estado actual del nacedero principal del bosque
del Agüil.
3.4.1. Revisión de Información Secundaria
Se procederá a la recopilación de información de fuentes secundarias existentes en las
diversas instituciones que han efectuado estudios en la zona y sobre los temas de interés. Los
autores del proyecto realizaran la recopilación de toda la información disponible y que ha sido
levantada previamente en el área de influencia del nacedero principal del bosque del agüil
(METROPOLITANA, EMPRESA PÚBLICA, 2012).
3.4.2. Trabajo de Campo
Los autores del proyecto procederán al levantamiento de información de fuentes primarias,
es decir aquellas obtenidas mediante la observación directa de las áreas de estudio, mediciones,
toma de muestras, fotografías, entrevistas informales, etc. Para esto, cada investigador formulara
y ejecutara un plan de trabajo específico que se llevara a cabo en el nacedero principal del
bosque del agüil. (METROPOLITANA, EMPRESA PÚBLICA, 2012).
34
3.4.3. Caracterización de la fuente hídrica
Se realiza una breve descripción de la fuente, mediante la recolección de información
donde se logre identificar con mayor precisión el acceso, ubicación y/o aspectos relevantes que
se consideren de importancia, para conocer el estado actual del nacedero principal del bosque el
agüil y los posibles efectos que lo contaminan.
Se procede a la toma de muestra de agua para conocer las características físicas del
nacedero principal.
3.6 Metodología para diseñar de acuerdo a los resultados obtenidos, el sistema de filtración más
eficiente para la reducción de contaminantes presentes la fuente hídrica del bosque Agüil.
3.6.1 Análisis de filtros
Debido al bajo costo de fabricación de los filtros y utilizando materiales disponibles
localmente y la facilidad y simplicidad de construcción y mantenimiento, los sistemas de
filtración para tratamiento de agua permiten a los usuarios tener agua potable disponible casi de
inmediato después de la instalación (Mwabi, 2011) A nivel mundial, se han diseñado diferentes
sistemas de filtración caseros. Dentro de los sistemas de filtración más comunes se encuentran
los filtros de bioarena (BSF), filtros de bioarena modificados (MBSF), filtros cubos (BF), filtros
de vela de cerámica (CCF), el filtro poroso impregnado de plata coloidal (SIPP), el filtro de
matriz estructurada con carbón activado (FME), filtro xilema (FX), filtro de membrana
(LifeStraw Family) como se cita en (Peñaranda, 2016)
35
3.6.2 Selección del sistema de filtro
Se definirá el sistema de filtro más eficiente, eligiéndolo así por sus características de
remoción de contaminantes presentes en el agua del nacedero principal del bosque del Agüil. Se
tomara como punto inicial los resultados obtenidos de los análisis físicos realizados al punto de
estudio y se comparara con los resultados obtenidos por el filtro prueba. Se seleccionara el filtro
que remueva en mayor proporción el contaminante presente en el agua (Peñaranda, 2016)
Figura 6. Variables para el diseño del filtro.
Fuente: Gualteros-Diaz, 2015.
3.6.3. Instalación del sistema de filtro
Se implementará el sistema previamente seleccionado y se pondrá en marcha, se le
realizará monitoreo constante para evidenciar el buen funcionamiento. En caso de fallas se
tomarán las medidas correctivas y se instaurara nuevamente(Guatemala, 2002).
36
3.7 Metodología para la evaluación del rendimiento y la eficiencia del sistema piloto de
filtración.
3.7.1 Toma de muestras.
El agua que será recolectada en el recipiente debe ser una muestra representativa del
sistema de suministro de agua del nacedero principal del bosque del agüil y en cantidad
suficiente para los análisis que se van a realizar, en este caso 1 Litro. Es esencial que el personal
responsable del diseño de programas de muestreo asegure que se están tomando en cuenta y
cumpliendo los requisitos de las regulaciones de seguridad pertinentes y los autores del proyecto
estén informados de las precauciones necesarias que debe tomar en el desarrollo de su trabajo.
(Grupo Salud Ambiental “Jaime Eduardo Ortiz Varón” , 2011).
El filtro entrara en funcionamiento constante después de su instalación y se tomarán cuatro
(4) muestras en total, representadas de la siguiente manera;
Una (1) muestra inicial para conocer las características físicas del agua previamente a la
implementación del filtro. Tres (3) muestras posteriores a la implementación del filtro, separadas
treinta (30) días una de la otra, que serán tomadas en condiciones climáticas distintas (sequia-
lluvia) para conocer la eficiencia del filtro en variables de tiempo y uso constante.
3.7.2 Entrega de muestras al laboratorio.
La persona responsable del muestreo debe mantener la custodia permanente de las
muestras hasta que sean entregadas al laboratorio. En las instalaciones del laboratorio el
37
responsable del muestreo debe entregar las muestras al responsable de recibirlas, junto con los
registros de cadena de custodia (LINEA BASE AMBIENTAL.doc).
La muestra de agua cruda será trasladada al laboratorio de aguas de la universidad
francisco de paula Santander Ocaña donde se realizaran los debidos análisis para los parámetros
físicos con el debido protocolo estipulado por la universidad y la colaboración de la coordinadora
del laboratorio, pasantes etc.
3.7.3. Análisis de muestras para evaluar el rendimiento y la eficiencia del sistema piloto de
filtración.
Posteriormente, se tomarán 3 muestras simples después de haber pasado por el tratamiento
en el sistema piloto, para realizar los mismos análisis, en donde se obtendrán los resultados
mediante un informe entregado por la coordinadora del laboratorio de aguas de la UFPSO para
después compararlos y finalmente conocer la remoción en cada parámetro. En la tabla 3
encontramos las características físicas, así como los valores máximos aceptables con sus
correspondientes unidades de medida de acuerdo a la resolución 2115 de 2007.
Tabla 3. Características físicas
Características físicas Expresadas como Valor máximo
aceptable
Color aparente Unidades de Platino
Cobalto (UPC)
15
Olor y Sabor Aceptable o no aceptable Aceptable
Turbiedad Unidades Nefelométricas
de turbiedad (UNT)
2
Fuente: resolución 2115 de 2007.
38
Capítulo 4. Presentación de Resultados
4.1. Localización
El bosque el Agüil se encuentra ubicado al nororiente del municipio de Aguachica en el
departamento del Cesar, entre los 8º 18'56.9" de latitud norte y los 73º 37' 40.1" de longitud
oeste, entre 150 y 200 m de elevación. Agüil es una zona aislada, inmersa en una matriz urbana,
de cultivos y potreros. Por su lado sur limita con parte del sector urbano del municipio de
Aguachica, barrio El Bosque, La Sabanita, San Eduardo, Brisas sector Bajo, Cordilleras y barrio
Primaveral, por la parte norte, oriental y occidental el bosque limita con varias fincas y haciendas
dedicadas al pastoreo y los cultivos, principalmente de yuca y maíz. El nacedero principal del
bosque del agüil se encuentra localizad en las coordenadas 8°18’49.87”N y 73° 37’21.79” E.
.
Figura 7. Localización nacedero principal del bosque del agüil.
Fuente: Autores del proyecto 2018
39
4.1.2. Planeación de la toma de muestra
Se realizaron 4 tomas de agua en total, en distintos días estipulados por los autores del
proyecto, una previamente la instalación del filtro y tres más que se tomaran cada treinta (30)
días, cubriendo los periodos de sequía-lluvias, todas estas en concordancia con las fechas de
disponibilidad del laboratorio de aguas de la UFPSO para su posterior análisis.
4.1.3. Preparación de recipientes y Transporte de la muestra de muestra.
Se tomó el rotulo para la identificación de las muestras de agua adaptado por el INS
(2014), el cual se le adhirió a cada uno de los recipientes antes de los análisis de las muestras de
agua.
En función de los parámetros a analizar en este caso los físicos, se utilizaron recipientes de
plástico debidamente limpios y posteriormente fueron enjuagados 3 veces con el agua a analizar
del nacedero del bosque del agüil antes de recolectar las debidas muestras para luego ser
transportadas a la UFPSO. El acondicionamiento de las muestras se realizó mediante
conservadores de frío, para no tener ningún tipo de alteración en estas, fueron transportados lo
más rápido posible al laboratorio de aguas de la UFPSO donde ya se tenía una cita previa
acordada con la coordinadora para realizar los respectivos análisis.
4.2. Diagnóstico del estado actual del nacedero principal del bosque del Agüil.
4.2.1. Revisión de Información Secundaria
Se realizó revisión de literatura relacionada con la calidad del recurso hídrico, documentos
relacionados con el bosque del agüil, actividades desarrolladas sobre la fuente objeto de estudio,
40
estudios relativos a la evaluación de la calidad del recurso hídrico, además de establecer si en la
zona objeto de estudio se contaban con estudios que dieran información sobre el estado actual de
la calidad del recurso hídrico, por los efectos que causan las actividades domésticas la minería.
Según J. Orlando Rangel en el documento Colombia Diversidad Biótica. Publicación
Especial No. 4. Bosque del Agüil (Aguachica-Cesar) Biodiversidad, Educación ambiental y
Conservación, el bosque del Agüil es un área de la formación bosque tropical seco, aislada,
rodeada por una matriz urbana, su alta biodiversidad en flora, fauna y en vegetación se expresa
en 190 especies de plantas junto con varios tipos de vegetación, bosques, matorrales y múltiples
servicios ambientales. La Temperatura promedio de las máximas es 31.6ºC, de las mínimas
26.8ºC y la media es 28.5ºC.
Balance hídrico: El tipo de clima según Thornthwaite es DS2A’, semiárido con
deficiencia moderada de agua en la época seca, con climas mega termales (con temperaturas
mayores a 24 ºC). Los registros pluviométricos sitúan la zona del Agüil en la unidad climática B
(≥1000- 1400 mm de precipitación anual) (Rangel J. O.)
Juan Pablo Álvarez Silva, realizo en este documento la parte sobre el diagnóstico
preliminar de algunas características fisicoquímicas del agua donde La conductividad eléctrica
mostró valores relativamente altos en todas las 4 estaciones que analizaron, este valor se duplicó
y fluctuó entre 408 µS/cm en la estación nacedero. Este parámetro refleja con claridad un
aumento en la concentración de sustancias ionizadas disueltas en el sentido de la corriente, las
cuales son la consecuencia de fuentes difusas y puntuales de contaminación. En todas las
41
estaciones se detectó la presencia de detergentes aniónicos (sulfonatos alquil benceno lineales o
LAS), con concentraciones de 0.31 mg/L SAAM nacedero afluente. Adicionalmente a la
descarga de aguas residuales domésticas, la presencia de estas sustancias en el Pital se explica
por el lavado de ropa que efectúa la comunidad directamente en el arroyo y al vertimiento de
aguas provenientes de lavaderos comunales localizados en el bosque del Agüil. Aunque los
valores se localizaron por debajo del límite establecido en la normatividad ambiental.
4.2.2. Trabajo de Campo
Durante los recorridos por el nacedero principal del bosque del agüil, se procedió al
levantamiento de información de fuentes primarias, es decir aquellas obtenidas mediante la
observación directa del área de estudio, toma de muestras, fotografías, entrevistas informales con
las viviendas aledañas, con el fin de identificar las falencias y oportunidades de la fuente hídrica
y realizar así su respectiva caracterización, ya que el municipio no cuenta con una continuidad en
el servicio de agua potable y por tal motivo la población en general se ven en la obligación de
abastecerse con agua de esta fuente principalmente en los prolongados periodos de sequía.
El trabajo de campo se realizó mediante recorridos en del nacedero principal del bosque
del Agüil. Consistió en la toma de muestra simple, que radica en añadir agua en un recipiente de
plástico con capacidad de un litro, volumen de agua necesario para la toma de muestras y el
estudio del sistema piloto. Se tomó directamente de los grifos conectados a la fuente ubicada en
el nacedero principal del bosque del agüil, ya que en este punto es de donde se extrae el líquido
para ser utilizado por la comunidad; se tomó durante un día hábil para posteriormente ser
42
trasladada al laboratorio de la UFPSO y analizar los parámetros físicos con que entra el agua
Para conocer el estado actual de la calidad de agua de la fuente.
4.2.3. Caracterización de la fuente hídrica
Se observó que los vertimientos que realizan las viviendas que limitan con el bosque del
Agüil no se encuentran conectados a un sistema de alcantarillado, ya que estas están ubicadas en
la parte alta del área de influencia a investigar, dando como resultado que estos residuos por
medio de escorrentía e infiltración llegan hasta el acuífero, modificando y alterando las
características del agua.
El punto de muestreo se encuentra en un lugar fácilmente accesible, con vías de acceso en
buen estado de tal manera que se facilitó obtener las muestras de agua; estas fueron recolectadas
directamente del nacedero principal del bosque del agüil.
Tabla 4. Resultados de los parámetros físicos de la fuente hídrica
PARAMETROS UNIDAD VALOR PUNTO 1
POTENCIAL DE
HIDRÓGENO
PH 6.4
COLOR UPtCo 8.0
SÓLIDOS TOTALES Mg/L 780
TURBIEDAD NTU 5.8
CONDUCTIVIDAD µS 408
Fuente: Elaboración propia, 2018
43
4.3. Diseñar de acuerdo a los resultados obtenidos, el sistema de filtración más eficiente
para la reducción de contaminantes presentes la fuente hídrica del bosque Agüil.
4.3.1. Selección del sistema de filtro
Se definió el sistema de filtro más eficiente, que remueve en mayor proporción los
parámetros físicos presentes en el agua, eligiéndolo así por sus características de remoción de
contaminantes presentes en el nacedero principal del bosque del Agüil. Se tomó como punto
inicial los resultados obtenidos de los análisis físicos realizados al punto de estudio y se
comparara con los resultados obtenidos por el filtro prueba.
4.3.2. Instalación del sistema de filtro
El sistema diseñado, consta de un tanque de 20 litros (0,02m3) en el cual se almacenó el
agua cruda. Dicho tanque tiene en su parte inferior un orificio que lleva conectado una tubería de
½ pulgada de diámetro con ranuras.
Se eligió un filtro con un tipo de filtración lenta de flujo descendente con varios lechos
filtrantes como grava, arena fina, arena gruesa, y carbón activado en las siguientes cantidades:
44
Tabla 5.Características del filtro.
Material Grosor
Grava 20%
Arena fina 40%
Arena gruesa 20%
Carbón activado 20%
Fuente: Elaboración propia, 2018
Figura 8. modelo de filtro.
Fuente: Elaboración propia, 2018
4.3.3. Variables para el diseño del filtro
Área del filtro: 𝜋𝐷2 / 4
= 0.049 m2
Caudal de entrada del filtro: 𝑸=𝑉 (𝑚3)/ (ℎ)
45
= 0.35 Lt/seg – 1.26 m3/hora
Caudal de Salida: Q = V/ T
= 5 Lt / 23.07 min
=0.2167 Lt/min – 13 Lt/hora – 0.013 m3/ hora
Velocidad del filtro: 𝑉𝑓=(𝑚3) / 𝐴(𝑚2)(h)
= 0.013 m3/hora / 0.049 m
2
= 0.26 m3/ m2/hora
Tabla 6. Resumen de Variables para el diseño de filtro
Características Valor numérico
Diámetro 0.25 m
Área 0.049 m2
Altura 0.30 m
Caudal de entrada 1.26 m3/hora
Caudal de salida 0.013 m3/hora
Velocidad del filtro 0.26 m3/ m2/hora
Fuente: Elaboración propia, 2018
4.4. Evaluación del rendimiento y la eficiencia del sistema piloto de filtración
46
4.4.1. Toma de muestras.
El presente objetivo pretende determinar si la fuente hídrica del nacedero principal del
bosque del agüil Aguachica, cumple con los parámetros físicos establecidos por la Res. 2115/07.
Para ello, se realizó una serie de muestreos. El agua fue recolectada del nacedero principal del
bosque del agüil y en cantidad suficiente para los análisis que se realizaron, en este caso se tomó
1 Litro. La obtención de las muestras se realizó teniendo en cuenta la guía para la toma de
muestras de agua del Ministerio de Salud de Colombia (Decreto 475 de 1998, Minsalud 1998)
Se tomó una (1) muestra de agua cruda directamente del nacedero principal del bosque del
agüil en envase de plástico para posteriormente analizar los parámetros físicos como: color,
turbiedad, pH, temperatura, conductividad y solidos suspendidos, dicho volumen se tomó
durante un día hábil y posteriormente se trasladó a la UFPSO para analizar los parámetros físicos
con que entra el agua antes de pasar por el sistema piloto de filtración.
Se tomaron Tres (3) muestras posteriores a la implementación del filtro en fechas distintas,
que fueron tomadas en condiciones climáticas distintas (sequia-lluvia) para conocer la eficiencia
del filtro en variables de tiempo.
4.4.2. Entrega de muestras al laboratorio.
La muestra de agua cruda se trasladado al laboratorio de aguas de la universidad francisco
de paula Santander Ocaña donde se realizaron los debidos análisis para los parámetros físicos
como color, turbiedad, pH, conductividad, solidos suspendidos totales, con el debido protocolo
47
estipulado por la universidad y la colaboración de la coordinadora del laboratorio y pasantes,
obteniendo el resultado del estado actual de la fuente hídrica.
4.4.3. Análisis de muestras para evaluar el rendimiento y la eficiencia del sistema piloto de
filtración.
Después de haber pasado por el tratamiento en el sistema piloto, se realizaran los mismos
análisis, en donde se obtuvieron los resultados mediante un informe del laboratorio de aguas de
la UFPSO para luego compararlos con los análisis de las muestras antes del tratamiento de
filtración y finalmente se calculó la eficiencia de remoción de los contaminantes teniendo en
cuenta los resultados obtenidos en los análisis, de esta manera se verificó la efectividad del
sistema teniendo en cuenta los porcentajes de remoción, y el cumplimiento de la resolución 2115
del 2007.
Tabla 7. Resultados de análisis de muestras
Parámetro Unidad Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Res. 2115
Potencial de
hidrogeno
pH 6,4 7,2 6,9 7,3 6,5 – 9,0
Color UPtCo 8,0 3,0 5,0 9,0 15
Solidos totales Mg/l 780 460 160 160 500
Turbiedad NTU 5,8 5,1 6,3 3,6 2,0
Conductividad mS/cm 410 310 226 182 1000
Fuente: autores del proyecto 2018
48
Para los parámetros analizados se presentan los resultados obtenidos mediante tablas con
los datos de la fuente hídrica y el porcentaje de remoción que hallamos mediante una fórmula
empleada para conocer La eficiencia de la remoción y Seguidamente se ilustran los resultados
mediante el uso de gráficas.
[
]
Siendo:
P: El parámetro a analizar
AF: Agua filtrada
ANF: Agua no filtrada
Tabla 8. Resultados de análisis para el pH
PARÁMETRO M1
(ANF)
Muestra
2 (día 30)
Muestra
3 (día 60)
Muestra
4 (día 90)
PH 6.4 7.2 6.9 7.3
Fuente: autores del proyecto 2018
Nota. La tabla muestra la relación PH antes y después del tratamiento.
49
Figura 9. Resultados obtenidos para pH.
En la gráfica se observa la relación de la muestra del agua no filtrada con las 3 muestras de
agua filtrada.
Eficiencias de las 3 muestras después del filtro para el pH basados en lo estipulado en la
resolución 2115 del 2007 (6,5 – 9,0)
-Eficiencia el pH muestra 2.
7,2
-Eficiencia para el pH muestra 3.
6,9
Eficiencia para el pH muestra 4.
7,3
6,4 6,4 6,4
7,2 6,9 7,3
9 9 9
MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4
PH
ANF AF RESOLUCION 2115
50
El pH es una medida que indica la acidez del agua. El rango varía de 0 a 14, siendo 7 el
rango promedio (rango neutral). Un P H menor indica acidez, mientras que un pH mayor a 7,
indica que el agua es básica. Si tenemos un resultado de 6,0 - 6,4 ó 7,6 - 8,0 La acidez sería
aceptable. Un pH óptimo es aquel que encontramos entre 6,5 y 7,5. (Descripcion de Indicadores).
Tabla 9. Resultados de análisis para el color
PARÁMETRO M1 (ANF) Muestra 2
(día 30)
Muestra 3
(día 60)
Muestra 4
(día 90)
Color 8.0 3.0 5.0 9.0
Fuente: autores del proyecto 2018
Nota. La tabla muestra la relación COLOR antes y después del tratamiento.
Figura 10. Resultados obtenidos para color.
En la gráfica se observa la relación de la muestra del agua no filtrada con las 3 muestras de
agua filtrada.
8 8 8
3
5
9
15 15 15
Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
COLOR
ANF AF RESOLUCION 2115
51
Eficiencias de remoción en las 3 muestras después del filtro para el color.
Eficiencia de remoción para el color muestra 2.
[ (
)]
-Eficiencia de remoción para el color muestra 3.
[ (
) ]
-Eficiencia de remoción para el color muestra 4.
[ (
)]
Las causas más comunes del color en el agua son la presencia de hierro y manganeso
coloidal o en solución; el contacto del agua con desechos orgánicos, hojas, madera, raíces,
etcétera, en diferente estado de descomposición, y la presencia de taninos, ácido húmico y
algunos residuos industriales alteran o modifican el color. El color presente en el agua del
nacedero se encuentra bajo los límites permisibles estando por debajo de 15 UPtCo, La remoción
para el color fue inicialmente 63%, pero esta eficiencia de remoción fue disminuyendo en las
demás muestras al transcurrir el tiempo siendo para la muestra numero 3 solo removió el 13%.
52
Tabla 10. Caracterización para solidos totales.
PARÁMETRO M1(ANF) Muestra 2
(día 30)
Muestra 3
(día 60)
Muestra 4
(día 90)
SÓLIDOS
TOTALES
780 460 160 160
Fuente: autores del proyecto 2018
Nota. La tabla muestra la relación SOLIDOS TOTALES antes y después del tratamiento.
Figura 11. Resultados obtenidos para Solidos Totales.
En la gráfica se observa la relación de la muestra del agua no filtrada con las 3 muestras
de agua filtrada
Eficiencias de remoción en las 3 muestras después del filtro para solidos totales.
780 780 780
460
160 160
MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4
SOLIDOS TOTALES
ANF AF
53
Eficiencia de remoción para ST muestra 2
[ (
)]
-Eficiencia de remoción para ST muestra 3
[ (
)]
-Eficiencia de remoción para ST muestra 4
[ (
)]
Para aguas potables se considera aceptable un límite de 500 mg/L de sólidos disueltos.
(Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC), 2015). En los análisis
de agua del nacedero, se obtuvo inicialmente un valor de 780 Mg/L Este sistema presentó altas
remociones en cuanto a sólidos totales. Los SST tuvieron remociones significativamente del 80%
Los resultados fueron semejantes en las tres unidades experimentales reduciendo sus valores a
160 Mg/L .
54
Tabla 11. Caracterización para turbiedad
PARÁMETRO M1(ANF) Muestra 2
(día 30)
Muestra 3
(día 60)
Muestra 4
(día 90)
TURBIEDAD 5.8 6.3 5.1 3.6
Fuente: autores del proyecto 2018
Nota. La tabla muestra la relación Turbiedad antes y después del tratamiento.
Figura 12. Resultados obtenidos para Turbiedad.
En la gráfica se observa la relación de la muestra del agua no filtrada con las 3 muestras de
agua filtrada.
Eficiencias de remoción en las 3 muestras después del filtro para turbiedad.
5,8 5,8 5,8 6,3
5,1
3,6
2 2 2
MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4
TURBIEDAD
ANF AF RESOLUCION 2115
55
-Eficiencia de remoción para turbiedad muestra 2
[ (
)]
-Eficiencia de remoción para turbiedad muestra 3
[ (
)]
-Eficiencia de remoción para turbiedad muestra 4.
[ (
)]
La turbiedad es originada por las partículas en suspensión o coloides, es decir, aquellas que
por su tamaño se encuentran suspendidas y reducen la transparencia del agua en menor o mayor
grado (Martel, 2012) se observa un alto grado de turbidez que va disminuyendo a medida que se
va utilizando el filtro en la muestra 4, mejorando la turbiedad hasta un 38%, aunque sigue
estando por fuera del valor permisible que es 2 NTU. Pero teniendo en cuenta un parágrafo de la
resolución 2115 del 2207 dice que Durante el plazo dado para el cumplimiento del valor
admisible de la característica de turbiedad, se deberá cumplir con el valor de < 5 UNT.
Tabla 12. Caracterización para conductividad.
PARÁMETRO M1(ANF) Muestra 2
(día 30)
Muestra 3
(día 60)
Muestra 4
(día 90)
Conductividad 410 310 226 182
Fuente: autores del proyecto
56
Nota. La tabla muestra la relación CONDUCTIVIDAD antes y después del tratamiento.
Figura 13. Resultados obtenidos para Conductividad.
En la gráfica se observa la relación de la muestra del agua no filtrada con las 3 muestras de
agua filtrada.
-Eficiencia de remoción para Conductividad muestra 2.
[ (
)]
-Eficiencia de remoción para Conductividad muestra 3.
[ (
) ]
410 410 410
310 226
182
1000 1000 1000
MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4
CONDUCTIVIDAD
M1 AGUA NO FILTRADA AGUA FILTRADA RESOLUCION 2115
57
-Eficiencia de remoción para Conductividad muestra 4.
[ (
)]
El valor máximo aceptable para la conductividad puede ser hasta 1000 microsiemens/cm.
Este valor podrá ajustarse según los promedios habituales y el mapa de riesgo de la zona.
(MINISTERIO DE LA PROTECCION SOCIAL Y EL MEDIO AMBIENTE, 2007). Se obtuvo
un porcentaje de remoción que aumento en la última unidad experimental hasta un 56%. Siendo
el valor inicial 410 µS y el de la última muestra 182 µS.
A continuación, se presenta en la tabla 12 el resumen de eficiencias de remoción de los
parámetros analizados.
Tabla 13. Resumen de eficiencias de remoción.
Parámetro Unidad Muestra 2
(día 30)
Muestra 3
(día 60)
Muestra 4
(día 90)
Color UPtCo 63% 38% 13%
Solidos totales mg/L 59% 80% 80%
Turbiedad NTU 8,6% 12% 38%
Conductividad mS/cm 25% 45% 56%
Fuente: autores del proyecto 2018
58
Figura 14. Resumen de eficiencias de remoción.
63% 59%
8,60%
25%
38%
80%
12%
45%
13%
80%
38%
56%
Color Solidos totales Turbiedad Conductividad
EFICIENCIAS DE REMOCIÓN Muestra 2(día 30) Muestra (día 60)
Muestra 4 (día 90)
59
Capítulo 5. Conclusiones
Como diagnóstico inicial a la fuente hídrica, se resaltan los valores que superaban el límite
permisible establecido por la normatividad, dentro de los cuales se evidencian los sólidos totales,
la turbiedad, el pH y el sabor presente en ella que no era el aceptable. El agua dentro de sus
características y por no tener los valores mínimos aceptables según la norma, es un agua que no
puede ser servida para consumo humano.
Se diseñó un tipo de filtro con flujo lento descendente con una capacidad de 20 Lts,
constituido por un 20% de grava, 40% de arena fina, 20% de arena gruesa y un 20% de carbón
activado, obteniendo un caudal de salida de 0,013 m3/hora. El filtro diseñado presento eficiencia
en los parámetros tales como, turbiedad, pH, solidos totales y en el sabor del agua, todos los
nombrados se lograron establecer dentro lo que especifica la normatividad para parámetros
físicos.
En el color, el filtro no alcanzo a establecer el valor establecido por la normatividad, con la
consideración de que, en la última muestra analizada, fue donde se obtuvo el mayor
acercamiento a lo expuesto por la norma, siendo lo anterior una justificación para afirmar que a
mayor actividad del filtro, su eficiencia en tanto al valor del color seria de un rendimiento
favorable.
60
Capítulo 6. Recomendaciones
Se recomienda que las autoridades ambientales como CORPOCESAR y la administración
municipal, ejerzan mayor control con todas las actividades que estén afectando la calidad natural
del recurso hídrico, ya que la comunidad continuamente se abastece del líquido en este lugar.
Se recomienda a las autoridades competentes la construcción de un sistema de filtración y
desinfección que garantice la calidad de un agua potable.
Es importante la injerencia constante de entidades ambientales y entes gubernamentales en
el bosque del Agüil, ya que este lugar es un punto de vital importancia tanto para el municipio
como la región.
61
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Apéndices
67
Apéndice A. Resultados del laboratorio muestra inicial. Agua no filtrada (ANF).
68
Resultados del laboratorio muestra 2. Agua filtrada (AF).
69
Resultados del laboratorio muestra 3. Agua filtrada (AF).
70
Resultados del laboratorio muestra final. Agua filtrada (AF).
71
Apéndice B. Registro fotográfico.
Etiquetado de las muestras de agua
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Trabajo de campo
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Toma de muestras
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Análisis de parámetros físicos en el laboratorio ufpso.
75
Materiales:
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Sistema piloto de filtración:
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