sistema de tratamiento de agua de lluvia para …

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA PARA CONSUMO HUMANO EN UNA INSTITUCIÓN EDUCATIVA RURAL DE GIRARDOT

CUNDINAMARCA

LIZETH CAMILA FANDIÑO DÍAZ

KAROL DANIELA OSPINA RENGIFO

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

GIRARDOT

2020

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA PARA CONSUMO HUMANO EN UNA INSTITUCIÓN EDUCATIVA RURAL DE GIRARDOT

CUNDINAMARCA

LIZETH CAMILA FANDIÑO DÍAZ - 21520114

KAROL DANIELA OSPINA RENGIFO - 21520181

Proyecto de investigación como trabajo de grado para optar al título de Ingeniería Civil

Asesores: Jesús Flaminio Ospitia Prada

Oscar Efrén Ospina Zuñiga

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

GIRARDOT

2020

NOTA DE ACEPTACIÓN.

___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________

___________________________ Firma del presidente del jurado

___________________________ Firma del jurado

___________________________ Firma del jurado

Girardot 23/10/2020

DEDICATORIA

El presente trabajo investigativo está dedicado a nuestros padres que nos han dado su amor incondicional y la fortaleza para continuar, de igual manera a cada uno de nuestros familiares y amigos que hicieron parte de este proceso que llevamos a cabo durante los últimos 5 años y proporcionar el apoyo que tanto necesitamos en momentos difíciles, siendo testigos de los triunfos y los fracasos que nos han puesto en el lugar que hoy estamos y que con su voz de aliento y apoyo moral nos ayudaron a obtener ese sueño anhelado de llegar a ser las futuras Ingenieras Civiles que trabajarán para construir un mejor país.

A nuestras familias, por la paciencia y el esfuerzo de inculcar en nosotras la osadía de seguir adelante forjándonos como las maravillosas personas que somos en la actualidad, dado que muchos de nuestros logros son debido a ellos.

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar, le doy gracias a Dios por permitirnos culminar este trabajo de investigación y poder alcanzar nuestros objetivos propuestos, gracias a nuestras familias por el apoyo y el amor entregado en el transcurso de nuestra carrera y creer siempre en nosotras. Además, agradecemos a nuestros asesores de trabajo de grado Jesús Flaminio Ospitia y Oscar Efrén Ospina por su disposición, sabiduría y perseverancia proporcionada durante este proceso.

Por otro lado, agradecemos al señor Néstor Léver Cardozo Sotelo rector de la Institución educativa Luis A. Duque Peña, por permitirnos aplicar nuestro trabajo de investigación en la sede Guabinal Cerro, por abrirnos las puertas de su escuela y dedicar un poco de su tiempo en nuestro proyecto.

Del mismo modo, agradecemos al profesor David Burgos y estudiantes de la escuela Guabinal Cerro por su tiempo, comportamiento y colaboración durante la aplicación de nuestro trabajo de grado y a los padres de familia por brindarnos su confianza y asistencia en el desarrollo del trabajo.

Por último, le agrademos a la universidad Piloto, a todos nuestros maestros y compañeros que aportaron con sus conocimientos a nuestra alma mater.

Gracias a todos.

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 11

PROBLEMA ..................................................................................................... 12

JUSTIFICACIÓN.............................................................................................. 14

OBJETIVOS .................................................................................................... 15

GENERAL .................................................................................................... 15

ESPECÍFICOS ............................................................................................. 15

1. MARCO DE REFERENCIA ....................................................................... 16

1.1. ANTECEDENTES ............................................................................... 16

1.2. MARCO TEÓRICO ............................................................................. 19

EL AGUA Y SU POTABILIZACIÓN ........................................................... 20

AGUA DE LLUVIA ..................................................................................... 21

AGUA PARA EL CONSUMO HUMANO .................................................... 22

SISTEMA DE RECOLECCIÓN Y POTABILIZACIÓN DE AGUA DE LLUVIA

.................................................................................................................. 26

1.3. MARCO LEGAL .................................................................................. 33

1.4. MARCO CONCEPTUAL ..................................................................... 38

1.5. MARCO DEMOGRÁFICO .................................................................. 39

1.6. MARCO GEOGRÁFICO ..................................................................... 41

1.7. METODOLOGÍA ................................................................................. 45

DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................ 49

CONCLUSIONES ............................................................................................ 80

RECOMENDACIONES .................................................................................... 81

REFERENCIAS ............................................................................................... 82

ANEXOS ......................................................................................................... 86

LISTA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. El área de captación y sus diferentes usos de acuerdo con la

calidad del agua de lluvia. ................................................................................ 28

Ilustración 2. Girardot ubicada en Colombia .................................................... 40

Ilustración 3. Localización del municipio de Girardot en Colombia. .................. 41

Ilustración 4. Localización de Girardot en el departamento de Cundinamarca. 42

Ilustración 5. Ubicación espacial del municipio y la vereda Guabinal. .............. 43

Ilustración 6. Superficie terrestre Guabinal Cerro ............................................ 44

Ilustración 7. Escuela rural Guabinal Cerro ...................................................... 49

Ilustración 8. Instalaciones de la Escuela. ....................................................... 50

Ilustración 9. Aplicación de instrumentos de recolección de datos a las familias.

........................................................................................................................ 50

Ilustración 10. recolección de muestra número uno (junio 25 de 2020). .......... 68

Ilustración 11. Transporte de la muestra número uno al laboratorio. ................ 68

Ilustración 12. esquema de filtro. ..................................................................... 72

Ilustración 13. Montaje del sistema de tratamiento. ......................................... 73

Ilustración 14. Lavado del carbón activado. ..................................................... 74

Ilustración 15. Secado de arena y carbón. ....................................................... 74

Ilustración 16. Lugar de implementación. ......................................................... 75

Ilustración 17. Capas del filtro. ......................................................................... 75

Ilustración 18. Capa de carbón activado. ......................................................... 76

Ilustración 19. Capa de arena sílice. ................................................................ 76

Ilustración 20. Recolección de la muestra dos. ................................................ 77

Ilustración 21. Tratamiento de la muestra número dos de agua de lluvia. ........ 77

Ilustración 22. Recolección de la muestra dos tratada. .................................... 78

Ilustración 23. Transporte de la muestra dos al laboratorio. ............................. 78

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Periodos de retorno. .......................................................................... 31

Tabla 2. Coeficiente de escorrentía o impermeabilidad ................................... 32

Tabla 3.Características físicas. ........................................................................ 34

Tabla 4. Características químicas. ................................................................... 35

Tabla 5. Parámetros microbiológicos. .............................................................. 35

Tabla 6. Puntaje de riesgo. .............................................................................. 36

Tabla 7. Precipitaciones máximas de cada año. .............................................. 58

Tabla 8. Precipitaciones diarias máximas probables. ....................................... 62

Tabla 9. Precipitaciones máximas para diferentes tiempos de duración. ......... 62

Tabla 10. Intensidad de la lluvia a partir de las precipitaciones. ....................... 63

Tabla 11. Valores para gráfica de regresión lineal. .......................................... 64

Tabla 12. Regresión potencial. ........................................................................ 66

Tabla 13. Tabla de intensidades y tiempo de duración .................................... 66

Tabla 14. Resultados del análisis de la muestra en el laboratorio. ................... 69

Tabla 15. Puntaje de riesgo en la muestra de agua número uno. .................... 70

Tabla 16. Tecnologías de tratamiento de potabilización. ................................. 71

Tabla 17. Resultados del análisis de la muestra número dos en el laboratorio.79

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1. Persona entrevistada. ...................................................................... 51

Gráfico 2. Nivel educativo ................................................................................ 51

Gráfico 3. Ocupación. ...................................................................................... 52

Gráfico 4. Número de hijos. ............................................................................. 52

Gráfico 5. Tenencia de la vivienda. .................................................................. 53

Gráfico 6. ¿Posee servicio de energía eléctrica? ............................................. 53

Gráfico 7. ¿Cuántas personas trabajan en su hogar? ...................................... 54

Gráfico 8. Actualmente en su vivienda ¿cómo obtiene el agua para su consumo?

........................................................................................................................ 54

Gráfico 9. ¿Cuántos días a la semana dispone de agua potable? ................... 55

Gráfico 10. ¿Cómo califica el servicio de agua? .............................................. 55

Gráfico 11. ¿Cómo califica el servicio de agua comparado con el pago que usted

realiza? ............................................................................................................ 56

Gráfico 12. El agua que recibe en su casa, ¿presenta alguna de estas

características? ............................................................................................... 56

Gráfico 13. ¿Cuenta con medidor o contador en su casa? .............................. 57

Gráfico 14. ¿Antes de ser consumida el agua le brinda algún tratamiento? ..... 57

Gráfico 15. ¿Estaría dispuesto a pagar por una mejor calidad del recurso hídrico?

........................................................................................................................ 58

Gráfico 16. Regresión lineal, periodo de retorno de 3 años. ............................ 65

Gráfico 17. Resumen de aplicación de regresión potencial.............................. 66

Gráfico 18. Curvas IDF .................................................................................... 67

Gráfico 19. Comparación de los resultados de color aparente y turbiedad con la

norma. ............................................................................................................. 70

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1. Autorización de ingreso a la institución por el rector William. ............ 86

Anexo 2. Autorización de ingreso a la institución por el rector Néstor. ............. 87

Anexo 3. Registro de las observaciones de la instalación 1. ............................ 89

Anexo 4. Registro de las observaciones de la instalación 2. ............................ 89

Anexo 5. Encuesta socioeconómica pág. 1. .................................................... 90



Anexo 8. Encuesta de abastecimiento de agua potable pág. 1. ....................... 93

Anexo 9. Encuesta de abastecimiento de agua potable pág. 2. ....................... 94

Anexo 10. Oferta ensayos de laboratorio muestra uno. ................................... 95

Anexo 11. Recomendaciones para la recolección de muestra en grifo, análisis

microbiológico. ................................................................................................. 96


microbiológico. ................................................................................................. 97


fisicoquímico. ................................................................................................... 98


fisicoquímico. ................................................................................................... 99

Anexo 15. Recomendaciones para la recolección de muestra en aguas

superficiales, análisis microbiológico. ............................................................ 100


superficiales, análisis microbiológico. ............................................................ 101


superficiales, análisis fisicoquímicos. ............................................................. 102

Anexo 18. Resultados de laboratorio muestra número uno. ........................... 103

Anexo 19. Oferta ensayos de laboratorio muestra dos. ................................. 104

Anexo 20. Resultados de laboratorio muestra número dos. ........................... 105

Anexo 21. Certificado vigente de acreditación pág. 1. ................................... 106

Anexo 22. Certificado de acreditación pág. 2. ................................................ 107

Anexo 23. Certificado de acreditación pág. 3. ................................................ 108

INTRODUCCIÓN

Actualmente en el mundo se presenta una considerable pérdida del recurso hídrico, lo que ha llevado a aprovechar el uso de otras fuentes alternativas como el agua de lluvia, la cual se presenta en grandes cantidades en algunos periodos del año, en el caso de nuestro país. La oferta nacional de recursos hídricos permite el abastecimiento de un alto porcentaje de la población mediante fuentes superficiales y subterráneas, lo cual no significa que el país deba ser ajeno a la situación de crisis de agua que vive el planeta. (Ospina y Ramírez, 2014)

De esta manera, la presente investigación está enfocada en el planteamiento de un sistema de potabilización de agua potable basado en el estudio y caracterización del agua de lluvia recolectada en la escuela rural Guabinal Cerro del municipio de Girardot. Para tal estudio se realizaron estudios físicos, químicos y microbiológicos los cuales nos permiten determinar el tratamiento adecuado para el sistema; además de realizar la recolección de datos por medio de una encuesta realizada a la población de la zona, respecto al uso y características del agua potable que están consumiendo. Se pretende, además del mejoramiento a la calidad de vida de los estudiantes de la institución y el aprovechamiento del agua.

Por otro lado, para la determinación del caudal que abastecerá el sistema se tomaron en cuenta aspectos de carácter hidrológico en la zona de estudio, entre las cuales se estudian las curvas de Intensidad, Duración y Frecuencia, permitiendo identificar los niveles máximos de precipitación en un periodo de tiempo determinado. Además de tener en cuenta la tasa de filtración determinada por la normativa empleada para el cálculo del diámetro del sistema a implementar.

El Reglamento Técnico para el sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS (MINISTERIO DE VIVIENDA, CIUDAD Y TERRITORIO, 2017) define las tecnologías para establecer el tren de tratamiento acorde a las necesidades de remoción de contaminantes o parámetros que impidan al agua ser apta para el consumo humano. Teniendo en cuenta lo anterior y con base en las investigaciones realizadas anteriormente, se evidencia que el mecanismo más acertado para la potabilización del agua de lluvia, con base en los resultados arrojados de la muestra recolectada, es el sistema de filtración lenta.

PROBLEMA

En la actualidad muchas comunidades en el mundo se ven afectados por el poco acceso a los servicios públicos básicos de suministro, primordiales para el desarrollo de una vida digna en la sociedad; sin embargo, se han realizado leyes para garantizar el derecho a la prestación de servicios de calidad con independencia de su zona residencial. Algunos de los servicios públicos básicos son el sistema de abastecimiento de agua potable, el sistema de alcantarillado y aseo, energía eléctrica, servicio de gas, esenciales para mejorar la condición de vida de las familias de forma económica y social disminuyendo la pobreza y poder satisfacer las necesidades de interés.

Además, la Asamblea General de las Naciones Unidas ha realizado 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), que tiene en cuenta las grandes problemáticas del mundo, con la posibilidad de combatir la pobreza garantizando la protección del planeta y los recursos naturales. Por consiguiente, su enfoque en el objetivo seis el cual busca garantizar la accesibilidad al agua y su gestión sostenible libre de impurezas además del saneamiento para todos. Por otro lado, la educación ocupa un lugar importante puesto que en los estudiantes se busca promover una oportunidad de aprendizaje mediante nuevas alternativas de desarrollo sostenible. “Las inversiones inteligentes en agua limpia y saneamiento ayudan a prevenir muertes innecesarias y transformar vidas. Los niños más saludables se convierten en adultos más sanos que pueden hacer una mayor contribución a la economía” (Grupo Banco Mundial , s.f.). La erradicación de la pobreza y el impulso del desarrollo económico son objetivos que podemos desarrollar iniciando con la gestión y accesibilidad al agua.

América Latina dispone de una gran riqueza en recursos naturales, dispone con más del 30% de las fuentes de agua dulce del mundo. Sin embargo, según estimaciones realizadas por el Banco Mundial alrededor de 37 millones de personas no disponen del servicio de agua potable y algunos países que presentan una gran cobertura en el servicio de agua potable disponen de varias deficiencias en el abastecimiento, además efectos como el cambio climático y el crecimiento demográfico han afectado los recursos hídricos disponibles. Por tal razón, Latinoamérica debe apoyar las nuevas perspectivas en el abastecimiento del agua y proyectos que busquen la potabilización de esta; creando mayor conciencia para su conservación.

Colombia es considerada una potencia hídrica debido a la variedad de ríos, nevados y paramos que contiene; además el agua es el recurso más preciado en el país por sus utilidades en el ámbito económico, social e industrial. A pesar de la riqueza y abundancia del recurso hídrico se encuentra que mucha de la población colombiana no tiene disponibilidad ni calidad, igualmente la

contaminación y el cambio climático afecta en el abastecimiento del agua generando cambios extremos en los ecosistemas. Por consiguiente, en algunas regiones de Colombia se vive la escasez hídrica que consta de la falta del agua para satisfacer las necesidades básicas del ser humano, asimismo las dificultades en la obtención del agua en ciertos periodos pueden generar un mayor deterioro y agotamiento del agua dulce disponible. Por lo tanto, se busca asegurar que el recurso tenga un manejo adecuado y sostenible.

Por lo cual, el ministerio de ambiente y desarrollo sostenible busca orientar y promover el aprovechamiento del recurso hídrico mediante políticas públicas que regulen la protección y el desarrollo de un plan Nacional haciendo uso de estrategias para minimizar la contaminación y mejorar la calidad del agua.

El estudio se llevará a cabo en una institución educativa rural situada en el municipio de Girardot, si bien “el acceso a la salud, la educación, las nuevas tecnologías y los espacios sin contaminación representa cada vez más un indicador del modo en que se distribuyen las oportunidades y el bienestar entre las personas e incluso entre los países” (Bachelet Jeria, 2019). Por ello, mediante el aprovechamiento del recurso hídrico se expone a los estudiantes a la búsqueda de nuevas oportunidades de desarrollo sostenible y calidad que tiene cada vez mayor escasez de agua dulce para consumo.

Así mismo, este estudio se pretende llevar a cabo por un tiempo de 6 meses, en el que se tomarán muestras de las precipitaciones que posteriormente serán sometidas a estudios que permitirán hacer el análisis de las características físicas y químicas como lo son el color aparente, olor y sabor, turbiedad, pH, sólidos en suspensión y presencia de agentes químicos y microbiológicos. De esta manera, con los resultados obtenidos se podrá determinar el proceso necesario para realizar un tratamiento de aguas de lluvia que puedan ser aptas para el consumo humano, además del mejoramiento a la calidad de vida de los estudiantes de la institución y el aprovechamiento del agua.

Por lo anterior, surge la formulación de la pregunta problema que motiva la presente investigación

¿Cuál es el proceso que se debe llevar a cabo para realizar la potabilización del agua de lluvia de la institución educativa rural?

JUSTIFICACIÓN

El agua se ha considerado desde siempre como un derecho humano fundamental relacionado con la calidad de vida de las personas, siendo un recurso natural esencial. Uno de los grandes momentos que transformó el estilo de vida del hombre fue la introducción de sistemas de tratamiento de agua potable y residual dentro de las ciudades. Lo anterior mejoró considerablemente las condiciones de salubridad de las metrópolis de todo el mundo, y gracias a los avances científicos y tecnológicos estos sistemas evolucionaron en pequeñas y grandes plantas que adquirieron mayor capacidad en sus funciones para potabilizar el agua.

Sin embargo, en el país no se evidencia la actualización de tales estructuras convirtiéndose en obsoletas e incapaces de abarcar la demanda de las ciudades que están en constante desarrollo. Por esta razón, el agua como principal recurso natural ha causado la necesidad, mayormente en zonas rurales, de encontrar métodos alternativos de recolección de aguas subterráneas o el aprovechamiento de las precipitaciones.

La disponibilidad del agua se debe garantizar desde su preservación de forma racional e integral, el recurso hídrico depende de las circunstancias que ofrece el ciclo hidrológico y de la velocidad con que son utilizados para cubrir las exigencias de las actividades económicas y poblacionales.

De ahí que acorde al lugar y la zona estudiada se busca ejecutar un método de captación o almacenamiento de aguas lluvias por medio de un sistema de tanque; seguido de la realización de estudios físicos y químicos que determinan el estado del agua, buscando desarrollar el debido sistema de potabilización para ofrecer agua de consumo humano.

Con este trabajo se pretende identificar las condiciones de calidad de agua de lluvia en una institución educativa rural del municipio de Girardot Cundinamarca.

OBJETIVOS

GENERAL

➢ Aprovechar el agua de lluvia para abastecimiento en una institución educativa rural de Girardot Cundinamarca mediante el diseño y montaje de un sistema de tratamiento del agua.

ESPECÍFICOS

➢ Ubicar una institución educativa en zona rural de Girardot que requiera el uso del agua lluvia como abastecimiento.

➢ Caracterizar el agua lluvia en la institución educativa rural, previo análisis de estudios de precipitación de la zona.

➢ Determinar el tren de tratamiento para la potabilización del agua teniendo en cuenta el análisis de calidad del agua de lluvia en la institución educativa rural de Girardot

➢ Diseñar y realizar el montaje de un sistema de tratamiento de agua de lluvia.

1. MARCO DE REFERENCIA

1.1. ANTECEDENTES

Cada vez es más frecuente encontrar investigaciones sobre la implementación de nuevas alternativas para acceder al servicio de agua potable, esto permite tener acceso a experiencias de investigación y a referentes teóricos para así poder realizar comparaciones, acercarse a nuevas conclusiones y realizar los respectivos aportes en cuanto a ideas o metodologías que provean respuestas a problemáticas sociales presentes en nuestro contexto.

El agua potable, como recurso y servicio básico en Colombia ha sido altamente debatido e investigado por la academia. Debido a lo anterior, se ha buscado generar alternativas teniendo en cuenta las condiciones existentes para cada caso en donde se han aplicado estas soluciones. Por lo tanto, para efectos de esta investigación se ha decidido implementar un sistema de tratamiento para agua de lluvia.

La lluvia es una forma en la que el agua desciende a la tierra; sin embargo, es necesario ser tratada con algún tipo de procedimiento para su potabilización. De acuerdo con (Trilla, 2017)

Antes de caer, la lluvia pasa a través del aire y puede contaminarse con gases ácidos, polvo, polen o microorganismos. La mayoría de las veces los niveles de contaminación atmosférica son muy bajos, pero es recomendable tratar siempre el agua de lluvia antes de beberla.

Por lo anterior, es recomendable identificar las características, realizar un tratamiento y ejecutar un control de calidad, volviendo el agua apta para consumo humano.

Además, y para tener un acercamiento a experiencias donde se investiga el tratamiento del agua de lluvia, se presentan a continuación los siguientes antecedentes que demuestran la importancia de la implementación del sistema de agua de lluvia a comunidades con déficit de agua potable.

El primer antecedente revisado, es el de Tamariz (2016) titulada Propuesta de un sistema de aprovechamiento pluvial para una Escuela de la comuna Loma

Alta en la universidad de Especialidades Espíritu Santo en Samborondón, Ecuador. En la cual se analiza el escaso acceso al agua potable en ciertas regiones del país siendo las más afectadas las zonas rurales, por lo que se busca efectuar un sistema de agua de lluvia de bajo precio y posible implementación en una escuela buscando su aprovechamiento para el riego de la zona del huerto. Los resultados obtenidos de esta investigación muestran la importancia de un análisis pluviométrico y los cálculos del volumen de agua, además de tener en cuenta la oferta y demanda de la escuela, mencionando además las diferentes fuentes de agua.

Por otra parte, está el trabajo investigativo de Aurora Pérez, Oscar Palacios, Manuel Anaya y Jorge Tovar (2017), titulado Agua de lluvia para consumo humano y uso doméstico en San Miguel Tulancingo, Oaxaca; tal trabajo determinó un sistema de captación, conducción, tratamiento y distribución de agua de lluvia para los residentes del municipio que, afectados por la topografía, demografía y geografía de la zona, no contaban con el suministro de agua potabilizada de forma constante; en el cual los investigadores diseñaron un sistema con ciertos parámetros donde el método de captación se realizó para 500 habitantes del municipio, calculando los diámetros de la tubería para la conducción del agua y que esta pudiese ser almacenada, buscando finalmente ejecutar el tren de tratamiento para su potabilización. Por otro lado, también se determinó en el estudio de calidad del agua de lluvia la presencia de metales pesados y agentes microbiológicos, por lo que se llevó a cabo la utilización de carbón activado y rayos UV en el sistema de tratamiento, logrando purificar el agua de lluvia y se garantizase que era segura para el consumo humano. En esta investigación se evidencia la importancia de apoyarse en estudios ya desarrollados puestos en práctica y organizaciones los cuales brinden más información y conocimiento donde se demuestra una mayor eficiencia y viabilidad del trabajo.

Otro antecedente, es el proyecto de investigación Evaluación de la calidad del agua de lluvia para su aprovechamiento y uso doméstico en Ibagué, Tolima, Colombia realizado por Oscar Efrén Ospina y Hildebrando Ramírez (2014) de la Universidad Cooperativa de Colombia. Menciona el agua de lluvia como una alternativa a la cual el ciudadano tenga un práctico y fácil acceso, buscando una caracterización del agua de lluvia en los parámetros físicos, químicos y microbiológicos al realizar una toma de muestras en zonas del municipio de Ibagué, por otro lado, también se busca demostrar, mediante el estado del agua de lluvia, las condiciones del medio ambiente. De esta experiencia, se tienen en cuenta el manejo en la recolección de la muestra haciendo uso de ciertos instrumentos necesarios para evitar su contaminación.

De igual forma, el estudio Propuesta de un sistema de aprovechamiento de agua lluvia como alternativa para el ahorro de agua potable, en la institución educativa María Auxiliadora de Caldas, Antioquia, realizado por Palacio (2010) en la

Universidad de Antioquia. Tal estudio se realizó como una alternativa para el ahorro del agua potable mediante el uso de agua de lluvia en diversas actividades donde no sea obligatorio un sistema de tratamiento del agua para consumo humano. La investigación determinó que, es primordial conocer el estudio de la precipitación de la zona y los componentes necesarios para el sistema analizando el espacio y presupuesto demostrando, asimismo, que para la implementación del sistema se deben seguir las condiciones hidrológicas expuestas en el estudio para mayor eficiencia.

Además, el trabajo realizado por Nelsy Gualdron (2014) en la universidad de Manizales, titulado Captación de agua lluvia como alternativa comunitaria ante la escasez y la contaminación para el consumo humano y actividades agropecuarias en las veredas el Salado y la Aguada del municipio de Lebrija Santander, Colombia. En el cual se tomó como referencia una comunidad que no contaba con el uso permanente y seguro del agua debido a la contaminación biológica y química existente en la principal fuente de abastecimiento, evaluando las condiciones sociales y económicas que permitan una captación alternativa del agua para el uso de actividades domésticas y agrícolas; cabe resaltar que en esta investigación se ejecutó desde un ámbito descriptivo donde se analizaron casos de familias que ya contaban con el sistema de captación del agua de lluvia mediante el método investigativo de la entrevista consiguieron obtener información. En las conclusiones obtenidas por la investigadora se puede reflejar que el agua de lluvia es una alternativa y solución viable para las comunidades que no cuenten con el recurso hídrico o carecen del suministro del agua.

Por otra parte, la investigación de José Alejandro Ballén Suárez, Miguel Ángel Galarza García y Rafael Orlando Ortiz Mosquera (2006) llamada Sistema de aprovechamiento de agua lluvia para vivienda urbana, donde se tuvo como objetivo fomentar el uso adecuado de un recurso alternativo en residencias tal como el agua de lluvia; por ello se planteó diseñar y estudiar la factibilidad en el ámbito financiero y técnico del sistema de instalación para abastecer parcialmente con agua de lluvia a una vivienda con el escaso recurso hídrico, sin embargo este diseño fue considerado para las actividades domésticas que no requieran de agua purificada; debe por lo tanto tener en cuenta para calcular el volumen de agua a recoger factores de precipitación, superficie de cubierta y demanda. Los investigadores concluyen la accesibilidad y eficiencia del sistema para asegurar el agua en la vivienda para higiene y actividades de riego no solo en domicilios urbanos.

1.2. MARCO TEÓRICO

Desde los inicios de la civilización, el hombre ha evolucionado sus comunidades alrededor de las aguas superficiales aprovechables de su territorio, dándoles diferentes usos que van desde medio de transporte hasta su propio consumo.

Usualmente, la alta disponibilidad de aguas superficiales limitó el uso del agua de lluvia a tareas netamente basadas en la irrigación de cultivos. Sin embargo, debido al crecimiento demográfico, civilizaciones enteras fueron llevadas a ocupar regiones de baja o nula disponibilidad de aguas superficiales, en donde surgió la necesidad de aprovechar el agua de lluvia para usos domésticos.

De esta manera se implementaron sistemas de almacenamiento de agua de lluvia que actualmente son encontrados en los hallazgos arqueológicos que datan de 4000 años a.C, y que de evidencian la importancia que denotaba su aprovechamiento en siglos pasados, como por ejemplo los casos hallados en Jordania, Roma, Irán, China, y algunas culturas indígenas del centro y norte de América.

Tales experiencias coincidían en dirigir las aguas de escorrentía, de patios y techos hacia lugares de almacenamiento para luego ser aprovechadas en la agricultura y en usos domésticos. (FAO), (Ballén; Galarza; Ortiz)

Hoy en día se continúa empleando muchas de esas prácticas, presentando diferencia en la implementación de sistemas de tratamiento que potabilizan el agua de lluvia, que tienen como función principal el abarcar tareas de uso doméstico. Por otro lado, los sistemas de aprovechamiento del agua son el resultado de las necesidades, de los recursos disponibles y las condiciones ambientales en cada región.

En general, solo cuando no existe red pública de agua potable, el suministro es deficiente o el agua tiene un costo muy elevado, se enfocan en buscar alternativas de abastecimiento, por ello la documentación encontrada sobre el aprovechamiento de aguas de lluvia, se limita a sistemas y acciones realizados en las últimas décadas en zonas con las deficiencias mencionadas anteriormente.

EL AGUA Y SU POTABILIZACIÓN

El agua es un compuesto químico formado por la combinación de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno y se define como un elemento insípido, incoloro e inoloro cuya fórmula química es H2O. En su estado natural posee una serie de impurezas tales como: sólidos suspendidos, sólidos y gases disueltos, materia orgánica, organismos patógenos.

Según el programa para naciones unidas para el Medio Ambiente (PNUMA-2008), el agua cubre el 75% de la superficie terrestre; el 97,5% del agua es salada y solo el 2,5% es dulce. Los casquetes de hielo y los glaciares contienen el 74% de agua dulce del mundo. La mayor parte del resto del agua se encuentra en las profundidades de la tierra o encapsulada en la tierra en forma de humedad. Solo el 0,3% del agua del mundo se encuentra en los ríos y lagos. Para uso humano se puede acceder al 1% del agua dulce superficial subterránea del planeta.

El agua es el elemento responsable principal de la vida de todos los seres vivos. Así pues, el cuerpo humano está compuesto en mayor proporción por agua, constituye el 70% de su organismo. Además, tal líquido afecta directamente el medio ambiente, a la energía, a la historia y a la economía del planeta.

En campo se realizan observaciones para determinar la calidad del agua, teniendo en cuenta sus características físicas, tales como el color que depende de las sustancias minerales disueltas, el agua debe ser incolora, a pesar de que grandes masas toman una coloración azul; el olor, el cual es una impresión producida por el olfato por las materias volátiles contenidas en el agua; sabor, haciendo referencia a la sensación gustativa que producen las materias encontradas en el agua; la turbiedad tiene que ver esencialmente con las materias en suspensión tales como arcillas y otras sustancias inorgánicas finamente divididas.

La potabilización del agua es el proceso mediante el cual se le da un tratamiento al agua para que esta pueda ser consumida por los seres humanos sin generar riesgos que afecten su salud. Implica usos tanto para beber como para preparar los alimentos. Así pues, la potabilización consiste en eliminar las sustancias que resultan tóxicas para las personas, dejarla libre de elementos como el cromo, el plomo o el zinc, así como algas, arenas o las bacterias y virus que esta puede

contener. En general, busca eliminar cualquier riesgo potencial para la salud de los consumidores.

AGUA DE LLUVIA

La lluvia se presenta como un fenómeno meteorológico basado en la precipitación líquida del agua que cae desde las nubes, estas últimas formadas por condensación del vapor de agua y que, una vez cobran el tamaño y el peso suficiente, no pueden mantenerse suspendidas en el aire. El agua del mar se evapora debido al calentamiento solar. Tal humedad acompañada de la que recoge el aire de las plantas forma las nubes. Al ascender el aire se enfría debido a las bajas temperaturas que se presentan en lo alto; y por tal razón se condensa pasando del estado gaseoso (vapor de agua) al líquido. Por otro lado, existen los denominados ‘cúmulos’ los cuales no son más que nubes altas que anuncian un tiempo cálido y seco; y los denominados ‘estratos’ o nubes bajas las cuales generan la lluvia.

Al tratar de clasificar la intensidad de las lluvias y darles una denominación se tiene que si en una zona llueve más de 2000 mm. por año, se considera un rango de lluvias excesivas. Al tratarse de precipitaciones entre los 1000 y 2000 mm. anuales son lluvias abundantes; son lluvias escasas sí por año se presentan entre 200 y 500 mm de precipitación; y finalmente se le denominan insuficientes a las lluvias con niveles por debajo de los 200 mm. Tal medición se realiza en diversas estaciones meteorológicas por medio de pluviómetros.

La precipitación es uno de los factores que se debe analizar para definir si es, o no factible implementar sistemas de captación. Para un planificador en captación de agua de lluvia, la tarea más difícil es seleccionar el diseño apropiado de acuerdo con la lluvia. Los datos importantes se obtienen de las estaciones meteorológicas que cuenten con datos de precipitación mensual de hace por lo menos diez años (ANAYA, 1998).

Las características más importantes de la lluvia para determinar la cantidad que se obtendrá son la intensidad, la duración y la distribución de la precipitación. Para programar proyectos de captación de agua de lluvia, se puede utilizar como base la precipitación anual o mensual.

La frecuencia de las lluvias es la periodicidad media estadística en años en que pueden presentarse eventos de características similares en intensidad y duración (Colegio de Postgraduados, 1991). Los requisitos mínimos relacionados a la frecuencia, en la programación de la recolección del agua de lluvia son complicados de establecer y dependen de otros factores externos.

La duración y la intensidad son importantes porque la escorrentía ocurre solo después de exceder un cierto límite, es decir, se da cuando la intensidad y la duración de una lluvia exceden la capacidad de almacenaje de agua del suelo, para casos tales en los que se realiza la captación de escorrentías en superficies sobre el suelo mismo.

Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (Oficina Regional de la FAO para América Latina y el Caribe, 2000) Manual de captación y aprovechamiento del agua de lluvia, experiencias en América Latina. Santiago, Chile: Oficina Regional de la FAO para América Latina y el Caribe. La intensidad de la lluvia se define como la relación entre la cantidad total de lluvia (lámina de agua) que cae durante un periodo dado y la duración del periodo, y se expresa en lámina de agua por unidad de tiempo, usualmente como mm por hora (mm/h). La intensidad de la precipitación generalmente se calcula para varios intervalos y diferentes periodos.

Los criterios más útiles para determinar la potencialidad de la captación de agua de lluvia son la frecuencia de los aguaceros individuales y la probabilidad de una cierta cantidad e intensidad de lluvia.

AGUA PARA EL CONSUMO HUMANO

Inicialmente se debe establecer la definición de agua cruda y agua potable, siendo la primera aquella que se encuentra en la naturaleza y que no ha recibido ningún tratamiento para modificar sus características físicas, químicas y microbiológicas mientras que el agua potable recibe el tratamiento necesario que garantiza su aptitud para consumo humano.

Se sabe que el agua es un vehículo de transmisión de químicos y especies bacteriológicas, ya que constituye un riesgo para la propagación de enfermedades como medio de dispersión. La ingesta de agua contaminada con patógenos puede producir efectos inmediatos en la salud; mientras que, por

químicos pueden acumularse en el organismo durante meses, años y décadas, y cuyas consecuencias se manifiestan en forma de intoxicación grave o letal (OPS, 2004).

Aquellas aguas que cumplan con los estándares preestablecidos para el conjunto de parámetros indicadores considerados serán aptas para la finalidad a que se las destina. El agua para consumo humano es aquella utilizada para la ingesta, preparación de alimentos, higiene personal, lavado de utensilios y otros menesteres domésticos (OPS, 2003).

Parámetros físicos de calidad de agua

Algunas de los parámetros físicos que permiten determinar cualitativamente el estado y tipo de agua son:

• Color aparente

Existen dos tipos de color: el verdadero y aparente. El primero es el que se debe a las sustancias disueltas una vez eliminada la turbiedad. El segundo es el que resulta de las sustancias disueltas como por ejemplo las materias en suspensión. Se miden en unidades de platino cobalto (U-Pt-Co), basadas en 1 mg/L de Pt. Pueden deberse a la presencia de materias orgánicas coloreadas o de minerales como el hierro (OMS, 1998). Los colores reales aparentes son aproximadamente idénticos en el agua clara y en las aguas de turbidez muy débil.

• Turbiedad

La turbiedad es una medida de cantidad de materia en suspensión que interfiera con el paso de un haz a través del agua. Se expresa en unidades de nefelométricas de turbiedad (UNT) y se mide en un turdibímetro (OMS, 1998). Es producida por materias suspendidas como arcilla o materia orgánica finamente divididas, compuestos orgánicos solubles coloreados, plancton y otros microorganismos (APHA et al. 1995).

• Conductividad

La conductividad es producida por los electrolitos disueltos en el agua. La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de agua que conduce la electricidad; se mide la conductividad entre dos electrodos paralelos de 1 cm2

separados 1 cm situados en el seno del agua. (ALDABE Y ARAMENDÍA, 2005)

• Olor y sabor

Los olores y sabores son debidos a la presencia de sustancias químicas volátiles y a la materia orgánica en descomposición que puede estar en contacto con el agua. Las mediciones de tales parámetros se hacen con base en la dilución necesaria para reducirlos a un nivel apenas detectable frente a la observación humana.

Parámetros de calidad química del agua

Por otro lado, la calidad química está determinada por las sustancias de este tipo presentes en el agua recolectada, entre los cuales se presentan:

• Alcalinidad

Está representada por sus contenidos en carbonatos y bicarbonatos. Eventualmente los hidróxidos, boratos, silicatos, fosfatos. Las soluciones acuosas de boratos tienen un pH 8,3 y las de ácido carbónico 4,3. (ALDABE Y ARAMENDÍA, 2005)

• Potencial de hidrógeno (pH)

El pH es una medida del contenido de ion hidrógeno en medio acuoso. Las aguas que poseen un valor de pH inferior a siete son ácidas, y si es superior son alcalinas. La acidez es la capacidad que tiene una sustancia para aportar a una disolución acuosa iones de hidrógeno al medio, mientras que la alcalinidad aporta grupos hidroxilos (OH) al medio.

• Dureza

La dureza representa la concentración de cationes metálicos multivalentes presentes en el agua. Es causada principalmente por las sales de Ca y Mg y en menor grado por Al, Fe, Mn, Sr y Zn. Por la variedad de compuestos que intervienen, la dureza se expresa como una cantidad equivalente de CaCO3. (ALDABE Y ARAMENDÍA, 2005)

• Nitrito (NO2--N) y nitrato (NO3--N)

El nitrógeno (N) se presenta en las siguientes formas: nitrito (NO2--N) y nitrito (NO3--N), entre otros.

La toxicidad del nitrato para el ser humano es atribuible principalmente a su reducción a nitrito (OMS, 1999). El agua que contienen concentración de nitratos mayor al límite recomendado (25 mg/L), al ser ingeridas por bebés de menos de seis meses producen dificultad respiratoria y síndrome del bebé azul, conocida también como metahemoglobinemia (pérdida de la capacidad de los glóbulos rojos para transportar oxígeno), que de no tratarse a tiempo puede provocar la muerte (Perdomo, 2001).

Parámetros de calidad bacteriológica del agua

El agua destinada al consumo humano y uso doméstico debe estar libre de patógenos. La mayor parte de las enfermedades transmitidas a través del agua tienen su origen en la ingestión de agua contaminada por microorganismos de origen fecal (Henty y Heinke, 1999) y por lo tanto producen cuadros diarréicos en las personas.

• Coliformes fecales (CF)

Las bacterias coliformes fecales de localizan naturalmente en el aparato digestivo del hombre y de animales de sangre caliente; por lo tanto, se encuentran en las heces de estos orígenes, pero también algunas pueden hallarse en el ambiente. Las bacterias más frecuentes en las aguas contaminadas son los coliformes fecales. Las enfermedades de transmisión hídrica son causadas por bacterias, virus y parásitos (protozoarios y helmintos) que se encuentran en las heces de los individuos infectados y de ahí son las fuentes de contaminación del agua.

• Escherichia coli (E.Coli)

Escherichia coli es una bacteria que pertenece a la familia Enterobacteriaceae, es un huésped constante del intestino del hombre y de los animales de sangre caliente, que puede causar infecciones gastrointestinales (APHA et al. 1995). Por su especificidad, está considerada como un buen índice de contaminación fecal reciente, la cual está relacionada con las descargas de aguas residuales domésticas (OMS, 1995), por lo que detección implica investigar las fuentes potenciales o el sistema de distribución. Se considera el índice de contaminación fecal más adecuado.

SISTEMA DE RECOLECCIÓN Y POTABILIZACIÓN DE AGUA DE LLUVIA

Se conocen un gran número de técnicas sobre captación de agua de lluvia proveniente de diferentes fuentes (precipitación, niebla, nieve), realizadas por medio de diferentes sistemas y con distintas finalidades. Existen diferencias entre lo que se considera como captación de agua de lluvia y conservación de agua y entre captación de agua de lluvia y riego. Hudson (1987), por ejemplo, diferencia entre conservación de los suelos (labranza, terrazas y surcos), conservación de aguas, enmarcada como recolectar y almacenar agua donde cae (techos, terrazas y derivación de agua e inundaciones) y captación de agua de lluvia, descrito con el énfasis en el almacenamiento de agua para su utilización en otra tarea o, más específicamente, en otro lugar.

La captación de aguas lluvia se lleva a cabo mediante el alistamiento de un área lo suficientemente grande como para colectar el agua de lluvia necesaria para el abastecimiento de la población a servir. Así, el dimensionamiento de las canalizaciones propias del sistema empleado debe sustentarse en lo posible en una base pluviográfica del lugar, más específicamente de la región en la que se encuentra el área de estudio.

Generalmente, la captación se realiza por medio de láminas que buscan impermeabilizar el área en cuestión, generando la pendiente necesaria para que se facilite el escurrimiento hacia los canales y/o las tuberías que conducen el líquido hacia los tanques de almacenamiento, siendo este último un elemento indispensable en el sistema de potabilización.

Según Abdulla (2009), Herrmann & Schmida (1999), Tam, Tam, & Zeng (2010), Jones & Hunt, (2010), entre otros estudios analizados, se delimitó que una configuración básica de un sistema de recolección de agua lluvia consta de tres componentes, la captación (cubiertas, tejados y pisos), los sistemas de

conducción (canales, tuberías horizontales y verticales), y finalmente el sistema de almacenamiento.

Sin embargo, dependiendo de los usos para los cuales esté diseñado el sistema y de su complejidad, existen otros componentes adicionales, como por el ejemplo el interceptor de las primeras aguas, el sistema de distribución (por gravedad o por bombeo) y el tratamiento (desinfección, cuando el agua es para consumo humano) los cuales representan mayores costos (García, 2013).

• Área de captación

Son las áreas o superficies de recolección, pueden ser techos, patios, explanadas, caminos pavimentados, garajes y cualquier superficie no permeable por donde escurra el agua de lluvia y sea factible recolectarla. (PNUMA, 2008)

La superficie de recolección sale del análisis de las lluvias presentes en el lugar, siendo recomendable contar con series de precipitaciones anuales lo suficientemente extensas para contemplar periodos hidrológicos secos, húmedos y medios.

Los sistemas que con mayor frecuencia utilizan para la captación son los techos, los cuales, como se mencionó anteriormente, deben tener la adecuada superficie y pendiente, buscando la manera de facilitar el escurrimiento del agua de lluvia hacia el sistema de recolección y almacenamiento que se haya estipulado.

Algunos de los materiales que pueden ser utilizados para los techos son las tejas de arcilla, paja, zinc, fibrocemento, madera, entre otros. Los techos de cemento y teja son los más comunes debido a su larga vida útil, bajo costo y porque proveen agua de buena calidad; los que están compuestos de asfalto, asbesto o los que están pintados se recomienda utilizarlos solo cuando el agua recolectada no es para consumo humano, debido a que pueden lixiviar materiales tóxicos en el agua. (Abdulla y Al-Shareef, 2006).

Además de las características ya mencionadas, la superficie sobre la cual cae la lluvia debe tener el área suficiente para suplir la demanda. En algunos sistemas, el área de captación es transitable. En tal caso, la contaminación relacionada con la actividad humana será superior zonas pavimentadas de tráfico vehicular

o peatonal que en cubiertas aisladas. Es así como el uso para las distintas actividades depende del grado de contaminación y de las características del sistema para los usos que se diseñe.

En la ilustración 1 se muestra la captación de agua de lluvia con diferentes usos dentro de una casa-habitación, la primera representación del lado izquierdo (del lector) se observa el área (1), canaleta (2), filtro de gruesos (3), cisterna (4), controlador de nivel (5); para los usos con este sistema (A, B, C, D) no se requiere mayor tratamiento, si se agrega un filtro de mejor capacidad de filtración (6), como se muestra en la representación del medio, se puede garantizar un uso potable con restricción para beber; y si se agrega un componente (7) que bien puede ser un sistema de UV el agua captada puede utilizarse sin restricción, demandando, claramente, un costo de implementación del sistema mucho más elevado.

Ilustración 1. El área de captación y sus diferentes usos de acuerdo con la calidad del agua de lluvia.

Fuente. Gallardo-Cornejo 2008.

La calidad y cantidad del agua captada varía en función de las tecnologías de tratamiento y la precipitación presentada en la zona de estudio y del área de la superficie de captación. Además, tal cantidad puede resultar afectada por los distintos materiales que componen el techo, salpicaduras fuera del área de captación, fugas en canales o tuberías, evaporación y absorción.

• Sistema de conducción

El sistema de conducción es una formación de canales o tuberías que están hechos de diferentes formas y materiales que conducen el agua de lluvia de la zona de captación al sistema de almacenamiento, por medio de colgantes con tubo PVC para casos de edificaciones recientes o en grandes tubos de ferrocemento para edificaciones más antiguas.

Las canales deben ser lo suficientemente grandes para que puedan conducir el agua captada en los techos, además se instalan con la pendiente adecuada para que escurra el agua sin dificultad hacia las bajadas. Tales canales se establecen en los bordes más bajos del techo, lugar donde el agua de lluvia tiende a almacenarse antes de caer a la superficie; el material es preferible que sea ligero, resistente, factible de unir entre sí y sobre todo, que no contamine con compuestos orgánicos o inorgánicos; es recomendable instalar mallas que detengan basura, sólidos y hojas, evitando, a su vez, que exista obstrucción del flujo en la tubería de conducción; así mismo, se deben realizar labores de limpieza en los techos al inicio de la época de lluvias. García, B. (2013). Caracterización del agua de lluvia captada en una edificación para su aprovechamiento con fines de sustentabilidad hídrica (tesis de maestría). Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México.

• Almacenamiento

Arocha (1997) los tanques de agua son un elemento fundamental en una red de abastecimiento de agua potable, ya sea de gran o de baja escala pues permite compensar las variaciones horarias de las demandas de dicho líquido.

La función del depósito será la de almacenar cierta cantidad de agua captada, para abastecer los destinados proyectados durante un determinado periodo de tiempo. Su volumen se calcula según las dotaciones estipuladas en los diferentes usos para los que se le asignará.

Los materiales más comunes para la realización de cisternas o tanques de almacenamiento son:

Plásticos: Fibra de vidrio, polietileno y PVC.

Metales: Barril de acero, tanque de acero galvanizado.

Concreto: Ferrocemento, piedra y bloque de concreto.

Las capacidades están en función de las áreas de captación, precipitaciones medias, duración de las temporadas de lluvia y requerimientos en las edificaciones.

Por otro lado, la evaluación de la calidad del agua es el proceso mediante el cual se realiza la valoración total de la naturaleza física, química y biológica del agua en relación con la calidad natural, a los efectos humanos y a los usos intencionales, particularmente usos que pueden afectar la salud humana, y a la de los sistemas acuáticos (Chapman, 1996).

La calidad del agua se define en función de un conjunto de características variables físico-químicas o microbiológicas, así como de sus valores de aceptación o de rechazo. La calidad físico-química del agua se basa en la determinación de sustancias químicas específicas que pueden afectar la salud (OMS, 2006), tras cortos o largos periodos de exposición (Rojas, 2002). Mientras que, la microbiología se basa en la determinación de aquellos microorganismos que pueden afectar directamente al ser humano o que, por su presencia pueden señalar la posible existencia de otros, tal y como sucede con los coliformes fecales, Escherichia coli y Salmonella.

De esta manera, para la realización de sistemas que garanticen de manera adecuada la recolección y potabilización del agua se deben tener en cuenta los siguientes parámetros para propósito del diseño.

Para el cálculo del caudal, en la resolución 0330 del 8 de junio de 2017, se expone que, en el artículo 135, se puede utilizar el método racional, siempre y cuando el área de drenaje sea inferior a 80 ha, además de tener en cuenta factores como el periodo de retorno de la lluvia de diseño el cual se debe seleccionar de acuerdo con las características del área de drenaje mencionadas en la siguiente tabla:

Tabla 1. Periodos de retorno.

Características del área de drenaje Periodo de retorno (años)

Tramos iniciales en zonas residenciales con áreas tributarias menores de 2 hectáreas

3

Tramos iniciales en zonas comerciales o industriales, con áreas tributarias menores de 2 hectáreas

5

Tramos de alcantarillado con áreas tributarias entre 2 y 10 hectáreas

5

Tramos de alcantarillado con áreas tributarias mayores de 10 hectáreas

10

Canales abiertos que drenan áreas menores a 1000 hectáreas

50

Canales abiertos en zonas planas y que drenan áreas mayores a 1000 hectáreas

100

Canales abiertos en zonas montañosas (alta velocidad) o a media ladera, que drenan áreas mayores a 1000 hectáreas

100

Fuente. (Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio , 2017, pág. 85)

El segundo factor a tener en cuenta es la intensidad de lluvia que se determina mediante la realización de las curvas de intensidad-duración-frecuencia (IDF), las cuales sintetizan las características de los eventos extremos máximos de precipitación de una determinada zona y definen la intensidad media de lluvia para diferentes duraciones de eventos de precipitación con periodos de retorno específicos. De esta manera, es recomendado utilizar la distribución de probabilidad de Gumbel pues el análisis debe realizarse de manera puntual en eventos extremos máximos.

El método de Gumbel está basado en la teoría de valores extremos, el cual tiene como objetivo evaluar, dada una muestra de una variable aleatoria, la probabilidad de eventos o valores más extremos que los observados previamente.

Finalmente, la fórmula para el cálculo del caudal está dada de la siguiente manera:

𝑄 = 2,78 ∗ 𝐶 ∗ 𝐼 ∗ 𝐴

Donde: 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠 𝑙𝑙𝑢𝑣𝑖𝑎𝑠 (𝑙/𝑚𝑖𝑛)

𝐶 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑖𝑚𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 (𝐴𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 𝐼 = 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑠𝑝𝑜𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎𝑙 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 (𝑚𝑚/ℎ) 𝐴 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑎𝑗𝑒 (ℎ𝑎)

El coeficiente de impermeabilidad se determina mediante la siguiente tabla:

Tabla 2. Coeficiente de escorrentía o impermeabilidad

Tipo de superficie C

Cubiertas 0,75-0,95

Pavimentos asfalticos y superficies de concreto 0,70-0,95

Vías adoquinadas 0,70-0,85

Zonas comerciales o industriales 0,60-0,95

Residencial, con casas contiguas, predomino de zonas duras

0,75

Residencial multifamiliar, con bloques contiguos y zonas duras entre estos

0,60-0,75

Residencial unifamiliar, con casas contiguas y predominio de jardines

0,40-0,60

Residencial, con casas rodeadas de jardines o multifamiliares apreciablemente separados

0,45

Residencial, con predominio de zonas verdes y parques-cementerios

0,30

Laderas sin vegetación 0,60

Laderas con vegetación 0,30

Parques recreacionales 0,20-0,35

Fuente. (Ministerio de Desarrollo Económico , 2000, pág. 47)

1.3. MARCO LEGAL

El recurso hídrico ha sido indispensable para el desarrollo de las primeras generaciones como también para la actualidad, no obstante, debido al cambio climático en los últimos tiempos el mundo se ha visto en la tarea de tomar conciencia del uso del agua, donde la contaminación o los gases que emiten los seres humanos ha generado un aumento en la temperatura lo cual interviene en el ciclo natural del medio ambiente, superando los recursos que nos ofrecen. Por ello, en busca de nuevas estrategias para cuidar del recurso hídrico y a su vez garantizando su preservación, se implementan sistemas de utilización de aguas de lluvias, las cuales juegan un rol definitivo como fuente de abastecimiento de agua para consumo humano. Siguiendo esto, para efectos de este trabajo se realizarán una serie de procesos que requieren el cumplimento de normatividades, para que los resultados esperados sean verídicos y viables. De esta manera, tales procedimientos deben hacerse con las siguientes normas que rigen a nivel nacional.

La adaptación del (Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio , 2017) al “Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS)”, se expone en la resolución 0330 del 8 de junio de 2017, que manifiesta las recomendaciones técnicas que deben tener en cuenta los prestadores de los servicios públicos de acueducto, alcantarillado y aseo en el ámbito del diseño, construcción y operación certificando la calidad en la infraestructura y el servicio; además de las actividades que se deben ir ejecutando para el alcance de un proyecto que garantice la prestación del servicio público realizando estudios la disponibilidad del agua, el estudio de suelos, presupuesto y recursos de mano de obra certificada. Por otro lado, enuncia los componentes para los caudales de diseño en el acueducto, el sistema de aducción y conducción, la operación y el mantenimiento.

Por lo cual, la resolución 0330 del 2017 aporta en la investigación parámetros de la determinación y caracterización de la población beneficiada con el proyecto, también los requerimientos para la elección de la tecnología en el sistema de potabilización del agua teniendo definido los parámetros físicos y químicos que caracterizan el agua cruda.

El ministerio de la protección social determina en el tema de salud pública el decreto número 1575 de mayo de 2007 donde se establece “el Sistema para la Protección y Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano” (Ministerio de la protección social, 2007, pág. 1), por medio del cual, se busca controlar los riesgos que están expuestos la población en el consumo del agua tratada, exponiendo además los entes responsables que suministran el agua para la realización de actividades de control y calidad; acatando a las acciones descritas

en el decreto que velan por el cumplimiento de los valores de las características químicas, físicas y microbiológicas que puedan afectar la salud humana.

Por lo anterior, se tiene en cuenta el decreto 1575-2007 para la investigación, puesto que define el concepto de agua potable y agua cruda. Así como, la tipificación para su uso en las actividades humanas y toda la conceptualización teórica que gira en torno al agua para consumo humano.

Además, en la resolución 2115 de junio de 2007, se implantan “características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano”. Esta menciona los procedimientos que se deben determinar en el análisis de una muestra de agua, los valores máximos aceptables de las características físicas, químicas y microbiológicas para el agua que sirve como consumo humano. En los parámetros físicos se aprecian en la tabla 3.

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. (Ministerio de la protección social y de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, 2007, pág. 2)

Por otro lado, los valores máximos aceptables de los parámetros químicos que poseen consecuencias desfavorables a la salud humana indicados en la siguiente tabla. También existen otros compuestos que implican para el cuerpo humano un riesgo tales como el carbono orgánico total, nitritos, nitratos, entre otros. Igualmente, toda sustancia química que se encuentre presente en el agua para consumo humano debe ser tratada de tal forma que cumpla con los valores máximos admisibles presentes en la resolución.

Tabla 4. Características químicas.

Elementos, compuestos químicos y mezclas de

compuestos químicos diferentes a los plaguicidas y otras

sustancias

Expresados como

Valor máximo aceptable

Antimonio Sb 0,02

Arsénico As 0,01

Bario Ba 0,7

Cadmio Cd 0,003

Cianuro libre y disociable CN 0,05

Cobre Cu 1,0

Cromo libre Cr 0,05

Mercurio Hg 0,001

Níquel Ni 0,02

Plomo Pb 0,01

Selenio Se 0,01

Trihalometanos Totales THMs 0,2

Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP)

HAP 0,01

Fuente. (Ministerio de la protección social y de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, 2007, pág. 3).

En la siguiente tabla, se desarrollan técnicas para el análisis de las características microbiológicas en coliformes totales y E. Coli, demostrando los valores máximos aceptables.

Tabla 5. Parámetros microbiológicos.

Técnicas utilizadas Coliformes totales Escherichia coli

Filtración por membrana

0 UFC/100 cm3 0 UFC/100 cm3

Enzima Sustrato < de 1 microorganismo en 100 cm3

< de 1 microorganismo en 100 cm3

Sustrato Definido 0 microorganismos en 100 cm3

0 microorganismos en 100 cm3

Presencia – Ausencia Ausencia en 100 cm3 Ausencia en 100 cm3

Fuente. (Ministerio de la protección social y de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, 2007, pág. 6).

Asimismo, para garantizar la calidad se tiene presente el Índice de Riesgo de la Calidad del Agua para consumo humano (IRCA), en el cual, se contempla para cada característica física, química y microbiológica, un puntaje de riesgo en el

agua para consumo. El (Ministerio de la protección social y de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, 2007, pág. 8) expone que “el valor del IRCA es cero (0) puntos cuando cumple con los valores aceptables para cada una de las características contempladas y cien puntos (100) para el más alto riesgo cuando no cumple ninguno de ellos”.

Tabla 6. Puntaje de riesgo.

Característica Puntaje de riesgo

Color aparente 6

Turbiedad 15

PH 1,5

Cloro Residual Libre 15

Alcalinidad Total 1

Calcio 1

Fosfatos 1

Manganeso 1

Molibdeno 1

Magnesio 1

Zinc 1

Dureza Total 1

Sulfatos 1

Hierro Total 1,5

Cloruros 1

Nitratos 1

Nitritos 3

Aluminio 3

Fluoruros 1

COT 3

Coliformes totales 15

Escherichia Coli 25

Sumatoria de porcentajes asignados 100


Los valores presentados en la resolución son de carácter obligatorio, puesto que presentan un factor importante en la caracterización del agua de lluvia para su posterior potabilización, cumpliendo con los parámetros exigidos por el ministerio de la protección social en la resolución 2115 de 2007, se puede desarrollar el tratamiento adecuado siguiendo el nivel de riesgo analizado.

Por otra parte, para el manejo de las muestras, la Norma Técnica Colombiana (NTC) 5667 del 2004 en cuestiones de calidad del agua - muestreo, sirve como guía para la preparación, preservación, técnica, transporte de la muestra de agua

potable, marina, residual, subterránea o pluvial que debe ser analizada en un laboratorio autorizado.

Esta NTC 5667 del 2004, ofrece una serie de recomendaciones e información para recolectar la muestra de agua, entre ellas los detalles de la selección del recipiente para minimizar la contaminación puesto que estos pueden causar cambios en la muestra; etiqueta de la muestra en el recipiente, la información debe ir de forma clara y con detalles de fecha, hora, lugar; finalmente para el transporte de la muestra se mantendrá en enfriamiento, además el recipiente debe ir sellado sin exceder el tiempo de preservación hasta llegar al laboratorio.

1.4. MARCO CONCEPTUAL

Para la captación y tratamiento de agua lluvia hay que tener presentes conceptos básicos que son fundamentales al emplear sistemas de recolección para el aprovechamiento de esta. La Captación del agua lluvia es el mecanismo por el cual se recolecta y se almacena agua pluvial en tanques o en embalses (MONTES PACHECO, 2008).

La captación está denominada como la superficie dispuesta para la recolección del agua. Por lo general en la mayoría de los diseños el área de captación se encuentra ubicada en los techos con unas pendientes no menores al 5% para permitir que el agua se escurra hacia los sistemas de recolección. (CASTAÑEDA PALACIO, 2010).

La recolección y conducción se realiza por medio de canales ubicadas en las partes inferiores de los techos, con ellas se busca dirigir el agua captada a los tanques de almacenamiento, las canales deben estar hechas de materiales livianos, resistentes a las condiciones de la intemperie a las que se verán expuestas y de fácil unión entre ellas.

Así pues, la principal finalidad del aprovechamiento del agua de lluvia es el consumo, que no es más que la acción de consumir o gastar algún producto que para este caso es el agua para consumo humano (ARANGO ESCOBAR, 2012). Y su recolección se hace por medio de una conducción, lo cual es un sistema constructivo por conjunto de canales y accesorios usados para el transporte del agua desde la cubierta hasta el tanque de almacenamiento (ORELLANA, 2005).

Tal conducción se realiza mediante canales que son básicamente un ducto de flujo libre para el transporte del agua. Por tal sistema de canales se recolecta un caudal, que es un volumen de agua medio por unidad de tiempo en m3 (BENAVIDES G, y otros, 2006). Este volumen captado debe cumplir con la demanda de la población a suministrar. La población tiene un consumo de agua el cual determina la demanda en cantidad y calidad que los usuarios requieren para satisfacer un determinado objetivo de producción y consumo (BALEASR).

Para que el líquido se pueda consumir debe tener un grado de potabilidad que es la calidad que requiere tener el agua para poder ser utilizada en el consumo humano sin que se exista ningún efecto negativo en la salud, de esta manera, para que cumpla con tal condición debe seguir ciertos parámetros, como son: que sea incolora, inodora y que no presente microorganismos patógenos, los

cuales son los responsables de causar algunas enfermedades en los humanos. (IRENA, 2007).

1.5. MARCO DEMOGRÁFICO

Colombia está ubicado al noroccidente de América del Sur, un país caracterizado por su biodiversidad natural, pluricultural y variedad topográfica, además de ser reconocida por sus hermosas maravillas naturales. Además, se menciona en el artículo uno de la Constitución Política de Colombia (1991), que:

Colombia es un Estado social de derecho, organizado en forma de República unitaria nacional, descentralizada, con autonomía de sus entidades territoriales, democrática, participativa y pluralista, fundada en el respeto de la dignidad humana, en el trabajo y la solidaridad de las personas que la integran y en la prevalencia del interés general.

Por otro lado, se encuentra divida en cinco regiones cada una con su especialidad étnica, social y cultura, dentro de las cuales se localizan los 32 departamentos que constituyen su división territorial. Colombia también se destaca por su multiplicidad climática, encontrando diferentes ecosistemas lo que permite su magnitud en especies naturales únicas en el mundo y su gran riqueza hídrica con un 70% de agua dulce en el territorio nacional, constituidas por ríos, quebradas, lagos, entre otros.

Los recursos naturales que brinda el territorio colombiano de forma voluntaria permiten a la población satisfacer sus necesidades con su aprovechamiento dando paso al desarrollo y bienestar. Además del fortalecimiento de la economía del país con su explotación y exportación en cultivos, hidrocarburos, minería, entre otros.

El censo Nacional de población realizado en Colombia estima un total de 48.258.494 de personas en un territorio de 1.142.748 km2 donde la mayor parte de la población se centra en la región Andina y la región Caribe. Sin embargo, específicamente para la investigación obtenemos que en el municipio de Girardot ubicado en el departamento de Cundinamarca cuenta con un total de 92903 personas, por consiguiente, la zona rural dispersa tiene un tanto de 2036 habitantes con un total de 973 hogares; según la información registrada por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE) del censo realizado en el 2018 donde se adquieren datos del número de habitantes y su

caracterización en el territorio nacional, por otro lado, el censo da a conocer la situación económica, social en cada una de las residencias de los colombianos.

Ilustración 2. Girardot ubicada en Colombia

Fuente. Alcaldía municipal de Girardot Cundinamarca. Plan de acción territorial para la prevención, atención asistencia y reparación integral a las víctimas del conflicto armado.

Para efectos de este estudio se requieren conocer unos datos específicos de la población que intervienen en ese trabajo. Por tal razón, y debido a que no se encuentra dicha información en los portales digitales de las entidades gubernamentales (alcaldía de Girardot y DANE), se precisa realizar una serie de encuestas para caracterizar a la población que interviene en este proyecto.

Además, históricamente la institución ha contado con varios estudiantes, pero actualmente asiste un total de once estudiantes, la cual es necesario caracterizarla teniendo en cuenta los aspectos sociales, económicos, condiciones de la infraestructura, acceso a servicios y demás condiciones educativas.

1.6. MARCO GEOGRÁFICO

El municipio de Girardot se encuentra ubicado en el departamento de Cundinamarca en la provincia del Alto Magdalena, en un valle cordillerano estrecho entre la Cordillera Oriental y Central, con una superficie total de 129 km2, además limita al norte con el municipio de Nariño y Tocaima; por el Sur, con Flandes y el río Magdalena; por el Oriente con el municipio de Ricaurte y el río Bogotá y finalmente, al occidente con el río Magdalena y Coello.

Ilustración 3. Localización del municipio de Girardot en Colombia.

Fuente. Alcaldía de Girardot. [El municipio en el país]. Recuperado de: http://www.girardot-cundinamarca.gov.co/MiMunicipio/Paginas/Galeria-de-Mapas.aspx

Ilustración 4. Localización de Girardot en el departamento de Cundinamarca.

Fuente. Alcaldía de Girardot. [El municipio en el Departamento]. Recuperado de: http://www.girardot-cundinamarca.gov.co/MiMunicipio/Paginas/Galeria-de-Mapas.aspx

El área rural del municipio cuenta con una extensión de 10.779 hectáreas, donde se componen 14 veredas: diez de ellas situadas en la zona Norte (Guabinal plan, Guabinal cerro, Luis Carlos Galán, Barzalosa centro, Barzalosa Cementerio, Los Prados I, Los Prados II, Presidente, Piamonte y Berlin) y cuatro ubicada en el Sur (Potrerillo, San Lorenzo, Aguablanca y Acapulco - Zumbamicos).

Ilustración 5. Ubicación espacial del municipio y la vereda Guabinal.

Fuente: Google maps.

La institución educativa rural ubicada en la vereda Guabinal Cerro vía Tocaima a cuatro kilómetros del centro urbano de Girardot, que debido a la zona presenta un relieve montañoso puesto que se encuentra en la cordillera central, dada esta condición geográfica, carecen del acceso al agua potable siendo este un servicio fundamental en un establecimiento de formación. Por lo anterior la población se caracteriza por desempeñar sus labores fuera de casa lo cual hace necesario que los niños reciban una formación en su escuela. Es por ello, en la investigación se busca realizar un diseño de un sistema de tratamiento de agua de lluvia para consumo humano, lo cual permita el abastecimiento de agua potable a los estudiantes.

Ilustración 6. Superficie terrestre Guabinal Cerro

Fuente: Google Earth

Por consiguiente, el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), quien “genera conocimiento, produce información confiable, consistente y oportuna, sobre el estado y las dinámicas de los recursos naturales y del medio ambiente” (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, s.f.), proporciona la información de la hidrología y meteorología de la zona a investigar.

1.7. METODOLOGÍA

Esta investigación es aplicada de enfoque mixta de tipo descriptiva, exploratoria y experimental. La generación de conocimiento para desarrollar respuestas a las problemáticas de la sociedad es el objetivo de la investigación aplicada, donde por medio de los conocimientos prácticos se busca mejorar las condiciones de vida de la comunidad. Por ello, se estiman características de los enfoques cualitativos y cuantitativos, se atribuye al primero la utilización de instrumentos de recolección mediante datos de observación y descripción además de los factores y comportamiento en el proceso de potabilización del agua de lluvia en la institución educativa rural, de acuerdo con Cerda (2011) citado en Chaves (2014) quien refiere que “la investigación cualitativa hace alusión a caracteres, atributos o facultades no cuantificables que pueden describir, comprender o explicar los fenómenos sociales o acciones de un grupo o del ser humano” (p.91). En el enfoque cuantitativo se aplican datos numéricos en cuanto a los análisis que se realizará a las muestras de agua, la estadística y el análisis y medición de datos de los métodos de recolección.

Según (Guelmes Valdés & Nieto Almeida, 2015) el enfoque mixto es un proceso que recolecta, analiza y vincula datos cuantitativos y cualitativos en una misma investigación para responder a un planteamiento, y justifica la utilización de este enfoque, por lo que es conveniente combinarlos para obtener información que permita la triangulación como forma de encontrar diferentes caminos y obtener una comprensión e interpretación, lo más amplia posible, del fenómeno en estudio.

Además, es necesario la aplicación de entrevistas, encuestas cualitativas como cuantitativas y observaciones con el fin de caracterizar la población de estudiantes y el servicio de agua potable con el que cuentan. La perspectiva cualitativa busca un conocimiento social, manifestar información del procedimiento y percibir las circunstancias de problema, mientras, la perspectiva cuantitativa busca interpretar el problema por medio de resultados cuantificables.

Por otro lado, el proceso investigativo descriptivo busca describir la realidad de la comunidad, evaluando algunos aspectos que comprenden a los estudiantes, a través de esta técnica, se consigue medir y registrar los diferentes comportamientos o conductas que expone la población implicada en el fenómeno estudiado, por esto (Deobold & Meyer, 2006) señalan que:

El objetivo de la investigación descriptiva consiste en llegar a conocer las situaciones, costumbres y actitudes predominantes a través de la descripción exacta de las actividades, objetos, procesos y personas. Su meta no se limita a la recolección de datos, sino a la predicción e identificación de las relaciones que existen entre dos o más variables.

Para los datos descriptivos expresados cuantitativa o cualitativamente se llevan a cabos estudios con la posibilidad de encontrar la solución de los problemas por medio de diferentes fuentes como encuestas, entrevistas, observación, registros, entre otras.

Así mismo, el método exploratorio permite un primer contacto con el problema a estudiar o bien una visión generalizada, creando un conocimiento principal por el cual se puede formular el problema y su pregunta, también se desarrollan aspectos primordiales para la investigación. Este método permite aumentar el entendimiento de fenómenos desconocidos que no se habían contemplado impulsando la recolección de datos. Según (Abreu, 2012) “La investigación exploratoria estudia a las variables o factores que podrían estar relacionados con el fenómeno en estudio, y termina cuando existe una clara idea de las variables relevantes y cuando ya se tiene información suficiente sobre el tema”.

Por lo anterior, en un primer momento se definirá una institución educativa rural de Girardot para realizar la evaluación de su infraestructura y de la zona para el almacenamiento del agua de lluvia para realizar su caracterización y determinar el proceso que se debe llevar a cabo para su potabilización. Por consiguiente, se hace uso de la investigación tipo experimental puesto que se desarrolla en contextos científicos tales como las pruebas de laboratorio; que buscan estudiar los fenómenos en ciertas condiciones.

Con el propósito de alcanzar los objetivos propuestos, fue necesaria la aplicación de diferentes técnicas de recolección de información tales como: observación a la institución rural, encuesta socioeconómica, encuesta de abastecimiento de agua potable y entrevistas no estructuradas.

Con el fin de identificar la problemática fue necesaria realizar una técnica que consiste en observar para tomar información y posteriormente desarrollar un análisis. La observación de modalidad no científica se ejecuta con el objetivo de recolectar la información de forma objetiva permitiendo focalizar la atención en ciertos aspectos importantes de la investigación con una caracterización del entorno y el abastecimiento del servicio de agua potable en la institución.

En la encuesta socioeconómica su función es recolectar algunos datos personales del núcleo familiar de los estudiantes de la institución rural. Dando a conocer el nivel educativo del familiar entrevistado encontrando diferentes opciones de respuesta, tales como: educación primaria, educación secundaria, superior no universitaria y superior universitaria. Además, se realizan preguntas para dar a conocer su ocupación, cargo, estrato y si poseen servicios públicos básicos.

Con el propósito de conocer las experiencias y el panorama de la problemática se utiliza la modalidad de entrevista no estructurada, al personal encargado de cuidar la institución y el docente. La entrevista se aborda mediante una conversación libre para dar a conocer información del tema de interés. Según (Galán, 2009) “la entrevista no estructurada es más flexible y abierta, aunque los objetivos de la investigación rigen a las preguntas; su contenido, orden, profundidad y formulación se encuentra por entero en manos del entrevistador”.

Uno de los principales efectos que se busca obtener en este trabajo es lograr un impacto positivo en la sociedad, buscando mejorar la calidad de vida de la comunidad girardoteña con el conocimiento de la ingeniería civil. Por lo anterior, con el sistema de tratamiento de agua de lluvia se busca generar un beneficio para una comunidad que necesite de este preciado líquido. En el casco urbano de la ciudad de Girardot el servicio de acueducto es estable y la distribución es óptima, por el contrario, en las partes más alejadas de la zona rural el servicio presenta fallas.

En las veredas del norte de Girardot se ubica una gran red de escuelas públicas que pertenecen a la Institución Educativa Rural Luis A. Duque Peña la cual tiene presencia en las veredas Guabinal plan, Guabinal Cerro, Piamonte, Barzalosa y Berlín. Una de las escuelas con más difícil acceso es la sede de Guabinal Cerro ya que se encuentra situada en la cuchilla Alonso Vera. Por lo anterior, y debido al impacto social que se pretende lograr con este proyecto las escuelas de las veredas del norte serían unas candidatas viables para aplicar este trabajo.

Por otro lado, para lograr un sistema de tratamiento de agua de lluvia es primordial conocer la información de la hidrología y meteorología de la zona, por ello es necesario realizar el trámite de la solicitud de información al IDEAM mediante un formulario de la página web, manifestando el objetivo de la solicitud y posteriormente la entidad confirmar los datos de disponibilidad de acuerdo con la información requerida en el banco de datos del instituto.

Con base en la información obtenida de las distintas precipitaciones presentadas en el periodo de tiempo comprendido entre el año 1951 y 2019 de las estaciones

Universidad de Cundinamarca y Las Aguas ubicadas en el municipio de Girardot se realizó el cálculo de las curvas de Intensidad Duración y Frecuencia (IDF), las cuales se encargan de caracterizar los eventos de precipitación máximos en la zona, obteniendo la intensidad de las lluvias en diferentes periodos de retorno. Tales curvas son obtenidas por medio de la distribución de probabilidad de Gumbel.

Para la ejecución de un proyecto que requiera satisfacer las necesidades de una comunidad mediante el uso del recurso hídrico, la normatividad colombiana establece la necesidad de analizar la calidad del agua cruda de la fuente por medio de un protocolo de caracterización, según (Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio , 2017) “se deberá tener datos de muestreos y caracterización de agua cruda sobre el cuerpo de agua seleccionado” para realizar la clasificación de un sistema de tratamiento de potabilización de agua de lluvia. Debido a lo anterior, se considera la resolución 1615 del 2015, que muestra los laboratorios autorizados en el municipio de Girardot Cundinamarca, para prestar el servicio de análisis de laboratorio, fisicoquímicos y microbiológicos al agua para consumo humano, de manera que, es esencial seguir una serie de recomendaciones y precauciones necesarias para la toma de muestra, el transporte y el almacenamiento, iniciando con el equipo adecuado para el muestreo siendo el recipiente apto para el tipo de muestra que se requiera, para la recolección se debe hacer uso de guantes desechables o de nitrilo tratando en lo posible no tocar el agua de muestreo, hacer uso de tapabocas, llenando completamente el recipiente sin dejar aire en el interior, además se identifica con la información de la localización del sitio de muestreo, nombre del recolector, fecha, hora y tipo de muestra; las muestras se deben enfriar inmediatamente después de su recolección transportándolas en el menor tiempo posible al laboratorio, es por esto que se requiere refrigeradores o neveras portátiles con pilas refrigerantes en el sitio del muestreo (ICONTEC, 2004). Ingresada en el laboratorio se analiza y procesa en los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos comparados con la normatividad vigente, obteniendo resultados en los 5 días hábiles después de la recepción de la muestra.

Por consiguiente, con la comparación y análisis obtenidos de los resultados del laboratorio de agua da como efecto conocer los contaminantes presentes en el agua cruda seleccionada, de ahí que, es factible determinar el prototipo del tren de tratamiento, planteando el proceso y tecnología que garantice la calidad del agua para consumo humano, por medio de la tabla 4 de la resolución 0330, llegando a establecer la tecnología de tratamiento de acuerdo al contaminante que se requiera remover ya sea físico, químico o microbiológico. Conforme a las necesidades que requiera el proyecto para el tratamiento de potabilización, se extiende la probabilidad de combinar tecnologías convencionales con tecnologías avanzadas acorde a la caracterización del agua.

DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN

Para seleccionar la población en la que se aplicó el presente trabajo se tuvo en cuenta las escuelas de las veredas del norte. Por lo anterior, se contactó al señor William Delgado Moscoso, quien se desempeñaba como rector de la Institución Educativa Rural Luis A. Duque Peña, el cual acogió la propuesta y otorgó el permiso para identificar cuál de las escuelas tenía mayor necesidad de servicio de agua potable.

Luego de unas visitas a las escuelas de esta institución se determinó que la escuela de la sede de Guabinal Cerro era la más adecuada para desarrollar la propuesta debido a que no cuenta con un buen servicio de agua potable y el mismo no es continuo, como lo manifestó la persona encargada de vigilar la escuela, la señora Faride Hernández Sánchez, la cual indicó que el servicio solo estaba disponible por algunas horas cada día y en varias ocasiones han permanecido muchos días sin este servicio.

Ilustración 7. Escuela rural Guabinal Cerro

Fuente: Autores.

Por lo anterior, la escuela Guabinal Cerro fue seleccionada para esta propuesta ya que con la presente se podría mejorar la calidad de vida y calidad educativa de los niños que asisten a esta institución. Además de enseñarles la importancia

del agua en la vida de los seres humanos e invitarlos a que en un futuro sean ellos los que pongan su conocimiento al servicio de los demás.

Ilustración 8. Instalaciones de la Escuela.

Fuente: Autores.

Adicionalmente, los resultados obtenidos por cada instrumento descrito anteriormente en la metodología fueron sistematizados y serán ilustrados mediante ilustraciones para una mayor facilidad al momento de observar la información. Para el siguiente análisis se mostrará la información obtenida por cada uno de los instrumentos de recolección de información aplicados en esta investigación.

Ilustración 9. Aplicación de instrumentos de recolección de datos a las familias.

Fuente: Autores.

La Institución educativa Luis A. Duque Peña de Guabinal Cerro cuenta con 11 estudiantes, los cuales mediante una encuesta a cada familia se busca caracterizar a nivel socioeconómico permitiendo conocer la situación real que presentan las familias en la comunidad. La persona entrevista del núcleo familiar en su mayoría fueron la madre del estudiante con un 43%, siguiendo los padres y por otro lado los hermanos.

Gráfico 1. Persona entrevistada.

Fuente: Autores.

En la siguiente grafica se puede observar que el 57% de las personas encuestas cuentan con un nivel de educación básico y en el porcentaje restante se encuentran los estudios secundarios, de bachiller y técnico. Demostrando así, que en el núcleo familiar no existe un nivel educativo alto; además por medio de la observación se expuso que algunos de los padres de familia son analfabetas.

Gráfico 2. Nivel educativo

Fuente: Autores.

Padre 28%

Madre 43%

Otro: Hermano

29%

0 1 2 3 4 5

Primaria

Secundaria

Bachiller

Técnico

Universitario

Sin estudios

Por otro lado, en el hogar tres de las siete familias son trabajadores independientes sin alguna vinculación a una empresa, además de encontrar dos amas de casa dando prioridad a su hogar y los últimos dos entrevistados, uno como empleado y el otro sin trabajo alguno.

Gráfico 3. Ocupación.

Fuente: Autores.

En la siguiente ilustración, se muestra los rangos del número de hijos del núcleo familiar, en el rango de 0 en un 28% corresponde a dos hermanos entrevistados de los estudiantes de la escuela, en la categoría de 1-3 hijos y 4-6 pertenecen cada uno un 29% y, el rango de 7-8 con un 14%, cabe resaltar que la escuela Luis A. Duque Peña de Guabinal Cerro solo cuenta con educación primaria.

Gráfico 4. Número de hijos.

Fuente: Autores.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Ama de casa Independiente Empleado Desempleado Agricultor

28%

29%

29%

14%

0%

0

1 a 3

4 a 6

7 a 8

9 o más

La mayoría de las familias de la escuela Guabinal Cerro no cuentan con una vivienda propia, por el contrario, se encuentran pagando el arriendo de una casa, teniendo en cuenta que el estrato económico de todas las familias es uno.

Gráfico 5. Tenencia de la vivienda.

Fuente: Autores.

Se debe agregar que en el hogar de las familias cinco de ellas poseen servicio de energía eléctrica, por lo tanto, las otras dos no cuentan con dicho servicio público básico, que en tiempos del COVID-19 e implementada la educación virtual, se ha sosegado su proceso de aprendizaje. Todavía cabe señalar, que en ningún hogar se cuenta con el servicio de alcantarillado y tampoco gas natural.

Gráfico 6. ¿Posee servicio de energía eléctrica?

Fuente: Autores.

0

1

2

3

4

5

6

7

Propia Alquilada

Sí 71%

No 29%

Para finalizar la encuesta, se consideró conocer la cantidad de personas que trabajan en el núcleo familiar dando como resultado que en el 57% de las familias solo hay una persona que responde económicamente en el hogar, siguiendo a dos con el 29% y cuatro o más con el 14%, todos con un ingreso mensual menor o igual a un salario mínimo legal vigente.

Gráfico 7. ¿Cuántas personas trabajan en su hogar?

Fuente: Autores.

Los resultados obtenidos de la encuesta de abastecimiento de agua potable realizada a las siete familias de los estudiantes se muestran a continuación:

Gráfico 8. Actualmente en su vivienda ¿cómo obtiene el agua para su consumo?

Fuente: Autores.

0%

57%29%

0% 14%Ninguna

1

2

3

4 o más

0%

100%

0%0%0%0%Acueducto permanente

Acueducto por horas

Carro tanque

Aguas lluvias

Pozo

El 100% de las personas entrevistadas cuentan con el servicio de acueducto en sus hogares, sin embargo, se abastecen de dicho servicio por unas cuantas horas en el día, lo que da la oportunidad de recoger el agua potable para los días que no cuenten con el servicio. Observando la ilustración 6 se manifiesta que el 57% de las familias se suministra de agua potabilizada entre 1 y 2 días y el restante entre 3 y 5 días.

Gráfico 9. ¿Cuántos días a la semana dispone de agua potable?

Fuente: Autores.

Por otro lado, el 86% de las familias considera el servicio del agua suministrado por la empresa de ACUAGYR (Aguas de Girardot, Ricaurte y La Región) como regular, lo que significa que la mayoría de las personas se encuentran insatisfechos con el abastecimiento prestado.

Gráfico 10. ¿Cómo califica el servicio de agua?

Fuente: Autores.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

Entre 1 y 2 días Entre 3 y 5 días Todos los días

1

6

0

Bueno

Regular

Malo

Por consiguiente, las familias al presentar descontentos con el servicio del agua consideran que lo que pagan por ello no es un costo ni elevado ni bajo considerando sus inconvenientes.

Gráfico 11. ¿Cómo califica el servicio de agua comparado con el pago que usted realiza?

Fuente: Autores.

Cabe resaltar, que la calidad del agua considerada por las familias encuestas es buena, al 86% de las personas el agua potabilizada no presenta ninguna característica física que pueda ser visualizada. Pero un 14% de la población le ha visto un color diferente al agua, siendo posible su turbiedad debido a los sedimentos que quedan en las tuberías de distribución en los días que no hay suministro de agua. Por otra parte, el 100% de la población sí cuentan con medidor o contador en sus casas.

Gráfico 12. El agua que recibe en su casa, ¿presenta alguna de estas características?

Fuente: Autores.

0

1

2

3

4

5

6

Bajo Medio Alto

1

00

6

Color diferente al transparente Mal sabor Algún olor Ninguna

Gráfico 13. ¿Cuenta con medidor o contador en su casa?

Fuente: Autores.

A pesar de provenir de una red de abastecimiento de agua potable y ser llevada hasta la vivienda, el agua consumida no es tratada posteriormente por los habitantes de las familias en la escuela, aun sabiendo el almacenamiento que le hacen por varios días en un tanque.

Gráfico 14. ¿Antes de ser consumida el agua le brinda algún tratamiento?

Fuente: Autores.

Sí 100%

No0%

Sí 0%

No100%

Para finalizar, el agua es un recurso valioso hoy en día, por lo tanto, solamente el 29% de la población estaría dispuestos a pagar por una mejor calidad para el abastecimiento del agua potabilizada. En cambio, el 71% de la comunidad educativa están satisfechos con el valor frente a la calidad que le están suministrando.

Gráfico 15. ¿Estaría dispuesto a pagar por una mejor calidad del recurso hídrico?

Fuente: Autores.

De acuerdo con los resultados obtenidos de las encuestas, de la falta de suministro constante de agua potable para el sector y algunos problemas que se presentan en su calidad como la apariencia de un color diferente, se continúa con la investigación buscando determinar los parámetros necesarios para el planteamiento del sistema de potabilización.

De esta manera, para el cálculo de las curvas IDF, se consideraron las precipitaciones obtenidas de las estaciones en un periodo de tiempo de 68 años, teniendo en cuenta las precipitaciones máximas reflejadas en cada mes del año, se trabaja con la del valor más alto, la unidad de la precipitación está medida en milímetros por día (mm/día); se implementó el método de la distribución de probabilidades pluviométricas de Gumbel, de la siguiente manera:

Tabla 7. Precipitaciones máximas de cada año.

Nº Año

Mes Precipitación (mm/día)

Max. Precip.

xi (xi - x)^2

1 1951 Noviembre 51.00 430.424178

Sí , 2

No, 5

0

1

2

3

4

5

6

Sí No

2 1952 Noviembre 71.00 0.55751111

3 1953 Febrero 80.00 68.12

4 1954 Mayo 61.00 115.49

5 1955 Marzo 49.00 517.41

6 1956 Mayo 88.00 264.17

7 1957 Mayo 52.00 389.93

8 1958 Octubre 62.00 95.00

9 1959 Mayo 80.00 68.12

10 1960 Noviembre 87.00 232.66

11 1961 Octubre 61.00 115.49

12 1963 Enero 33.00 1501.30

13 1967 Febrero 87.00 232.66

14 1968 Enero 72.00 0.06

15 1969 Abril 106.00 1173.29

16 1970 Octubre 77.50 33.10

17 1971 Marzo 117.00 2047.86

18 1972 Abril 118.70 2204.62

19 1973 Noviembre 57.00 217.46

20 1974 Octubre 98.50 715.74

21 1975 Octubre 54.00 314.94

22 1976 Diciembre 75.00 10.58

23 1977 Noviembre 150.00 6123.58

24 1979 Abril 77.00 27.60

25 1984 Noviembre 62.00 95.00

26 1985 Abril 67.00 22.53

27 1986 Enero 85.00 175.65

28 1987 Mayo 113.20 1718.38

29 1988 Agosto 61.40 107.05

30 1989 Febrero 84.50 162.65

31 1990 Octubre 80.10 69.78

32 1991 Abril 88.30 274.01

33 1992 Mayo 64.40 53.97

34 1993 Octubre 102.30 933.51

35 1994 Mayo 71.40 0.12

36 1995 Febrero 64.30 55.45

37 1996 Octubre 76.70 24.54

38 1997 Junio 79.00 52.61

39 1998 Marzo 75.40 13.35

40 1999 Septiembre 70.70 1.10

41 2000 Octubre 120.40 2367.15

42 2001 Febrero 87.00 232.66

43 2002 Octubre 115.00 1870.85

44 2003 Marzo 105.00 1105.78

45 2004 Diciembre 76.00 18.09

46 2005 Octubre 108.00 1314.30

47 2006 Abril 80.00 68.12

48 2007 Abril 92.00 410.20

49 2008 Enero 71.00 0.56

50 2009 Marzo 81.00 85.62

51 2010 Abril 108.00 1314.30

52 2011 Enero 85.00 175.65

53 2012 Enero 66.00 33.02

54 2013 Septiembre 52.00 389.93

55 2014 Marzo 42.00 884.86

56 2015 Marzo 74.00 5.08

57 2016 Abril 93.00 451.70

58 2017 Noviembre 100.00 798.25

59 2018 Octubre 90.00 333.18

60 2019 Febrero 90.00 333.18

60 Suma 4304.8 29656.2

Fuente: Autores.

Se realizan los cálculos de las variables probabilísticas entre las cuales se encuentran el promedio de los valores de precipitación, el cual resulta de la sumatoria de las precipitaciones máximas de cada año dividida en el total de datos:

�̅� =∑ 𝑥𝑖

𝑛= 71,75𝑚𝑚

En la Tabla 7, los valores de xi representan las precipitaciones máximas de cada año, expresados en milímetros por día y los valores encontrados en la columna número 5 representan la resta entre el valor máximo de precipitación de cada año y el promedio de estas, todo esto elevado al cuadrado.

Para el cálculo de la desviación estándar se requiere la sumatoria de todos valores anteriormente nombrados que se encuentran en la columna 5 de la Tabla 6, mediante la siguiente fórmula:

𝑆 = √∑ (𝑥𝑖 − �̅�)2𝑛

𝑖=1

𝑛 − 1= 22,42𝑚𝑚

Existe una expresión alterna para el cálculo de la desviación estándar la cual nos brinda la posibilidad de despejar el valor de alfa, variable necesaria para la determinación de la media, se realiza de la siguiente manera:

𝛼 =√6

𝜋∗ 𝑠 = 17,48𝑚𝑚

Por otro lado, se calcula el valor de la media, en la que se le resta al promedio de las precipitaciones el valor de la multiplicación entre la constante de Euler Mascheroni y el valor de alfa:

𝜇 = �̅� − 0.5772 ∗ 𝛼 = 61.66𝑚𝑚

Con tales datos de las variables probabilísticas anteriores es posible calcular el valor de la mediana, por medio de la siguiente fórmula:

𝑚 = 𝜇 + 𝛼 (− ln (ln (𝑇

𝑇 − 1)))

Teniendo en cuenta que T es el número de años para el periodo de retorno que se pretende evaluar, en este caso se evaluó un periodo de retorno de 3 años, lo cual está establecido en la Resolución 0330 como se muestra en la Tabla 1. Los valores de la mediana se denominan en la Tabla 8 como variables reducidas (YT).

Para el cálculo de la precipitación, expresada en mm, se hace uso de la fórmula:

𝑋𝑇 = 𝜇 + 𝑌𝑇 ∗ 𝛼

De esta manera se utiliza la función de distribución acumulada de Gumbel la cual nos permite saber la probabilidad de ocurrencia:

𝐹(𝑥) = 𝑒−𝑒−[

𝑋𝑇−𝜇𝛼

]

Y para la corrección del intervalo fijo se utiliza un incremento del 13% lo cual se expresaría como:

𝑋𝑇 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 = 1.13 ∗ 𝑋𝑇

Tal corrección nos permite incrementar el valor de confianza que presenta el dato de precipitación máxima en un periodo de retorno de 3 años.

Tabla 8. Precipitaciones diarias máximas probables.

Periodo Variable Precipitación Prob. de Corrección

Retorno Reducida (mm) ocurrencia intervalo fijo

Años YT XT'(mm) F(xT) XT (mm)

3 0.9027 77.4370 0.6667 87.5038

Fuente. Autores.

Más puntualmente, lo que la Tabla 8 nos expresa es que en un periodo de retorno de 3 años se puede presentar una precipitación de 77.43mm por día con una probabilidad de 66.67% y al incrementar el factor de confianza de 13% se podría esperar una precipitación de 87.50mm por día.

En la Tabla 9 se muestran las precipitaciones máximas en milímetros en diferentes tiempos de duración a lo largo del día, utilizando factores de reducción los cuales multiplican el valor de la precipitación máxima en el periodo de retorno evaluado (ver Tabla 8). (CAMPOS, 1978)

Tabla 9. Precipitaciones máximas para diferentes tiempos de duración.

Tiempo de

duración

Factor de Reducción

Precipitación máxima Pd (mm) por tiempos de

duración

3 años

24 hr 1.00 87.5038

18 hr 0.91 79.6284

12 hr 0.80 70.0030

8 hr 0.68 59.5026

6 hr 0.61 53.3773

5 hr 0.57 49.8772

4 hr 0.52 45.5020

3 hr 0.46 40.2517

2 hr 0.39 34.1265

1 hr 0.30 26.2511

Fuente. Autores.

Para el cálculo de las intensidades se hace uso de la siguiente fórmula, teniendo en cuanta las precipitaciones en milímetros y el tiempo de duración en horas:

𝐼 =𝑃[𝑚𝑚]

𝑡𝑑𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛[ℎ𝑟]

Tabla 10. Intensidad de la lluvia a partir de las precipitaciones.

Tiempo de duración

Intensidad de la lluvia (mm /hr)

Hr 3 años

24 hr 3.6460

18 hr 4.4238

12 hr 5.8336

8 hr 7.4378

6 hr 8.8962

5 hr 9.9754

4 hr 11.3755

3 hr 13.4172

2 hr 17.0632

1 hr 25.2511

Fuente. Autores.

De esta manera, para el periodo de retorno evaluado, se espera una intensidad de lluvia de 25,25 mm/hr puesto que la intensidad de la lluvia es mayor en periodos de tiempo cortos.

La representación matemática de las curvas de Intensidad – Duración – Periodo de retorno se puede expresar de la siguiente manera:

𝐼 =𝐾 ∗ 𝑇𝑚

𝑡𝑛

Donde:

I = Intensidad (mm/hr)

t = Duración de la lluvia (min)

T= Periodo de retorno (años)

K, m, n = Parámetros de ajuste

Se realiza un cambio de variable:

𝑑 = 𝐾 ∗ 𝑇𝑚

Con lo que se obtiene:

𝐼 = 𝑑 ∗ 𝑡−𝑛

Se realiza un gráfico de dispersión en el cual se ubican el tiempo de duración en minutos y las intensidades en los ejes x y y, respectivamente, además se realizan los cálculos de los logaritmos naturales de las variables x y y como se muestra en la Tabla 11.

Tabla 11. Valores para gráfica de regresión lineal.

Periodo de retorno para T = 3 años

Nº x y ln x ln y ln x*ln y (lnx)^2

1 1440 3.6460 7.2724 1.2936 9.4078 52.8878

2 1080 4.4238 6.9847 1.4870 10.3863 48.7863

3 720 5.8336 6.5793 1.7636 11.6034 43.2865

4 480 7.4378 6.1738 2.0066 12.3882 38.1156

5 360 8.8962 5.8861 2.1856 12.8648 34.6462

6 300 9.9754 5.7038 2.3001 13.1194 32.5331

7 240 11.3755 5.4806 2.4315 13.3260 30.0374

8 180 13.4172 5.1930 2.5965 13.4837 26.9668

9 120 17.0632 4.7875 2.8369 13.5818 22.9201

10 60 26.2511 4.0943 3.2677 13.3791 16.7637

10 4980 108.3200 58.1555 22.1692 123.5404 346.9435

Ln (d) = 5.8015 d = 330.8103 n = -0.6164

Fuente. Autores.

El cálculo de Ln (d) se realizó de la siguiente manera:

𝐿𝑛(𝑑) =((∑ 𝑙𝑛(𝑥) ∗ ln (𝑦)) ∗ (∑ ln (𝑥))) − ((∑(ln(𝑥))2) ∗ ∑ ln(𝑦))

(∑ ln (𝑥))2

− (∑(ln(𝑥))2) ∗ 𝑁°

Y el cálculo de n:

𝑛 =(∑ ln(𝑦)) − (𝑁° ∗ 𝐿𝑛(𝑑))

∑ ln (𝑥)

Gráfico 16. Regresión lineal, periodo de retorno de 3 años.

Fuente. Autores.

En función del cambio de variable realizado, se realiza otra regresión de potencia entre las columnas del periodo de retorno (T) y el término constante de regresión (d), para obtener valores de la ecuación:

𝑑 = 𝐾 ∗ 𝑇𝑚

y = 330.8103x-0.6164

R² = 0.9994

0

4

8

12

16

20

24

28

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Inte

nsid

ad

(m

m/h

r)

Duración (min)

Regresión T= 3 años

I vs T Potencial (I vs T)

Tabla 12. Regresión potencial.

Nº x y ln x ln y ln x*ln y (lnx)^2

1 3 330.8103 1.0986 5.8015 6.3736 1.2069

2 5 375.4089 1.6094 5.9280 9.5408 2.5903

2 10 706.2192 2.7081 11.7296 15.9144 3.7972

Ln (K) = 5.5295 K = 252.0302 m = 0.2476

Fuente. Autores

Gráfico 17. Resumen de aplicación de regresión potencial

Fuente. Autores

Finalmente se aplica la fórmula para la intensidad con los parámetros de ajuste determinados mediante la regresión lineal y potencial. Las intensidades vienen dadas en milímetros por hora.

𝐼 =252,0302 ∗ 𝑇0,2476

𝑡0,6164

Tabla 13. Tabla de intensidades y tiempo de duración

Frecuencia Duración en minutos

años 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

3 122.67 80.02 62.32 52.19 45.49 40.65 36.97 34.05 31.66 29.67 27.98 25.52

Fuente. Autores

y = 252.03x0.2476

R² = 1

325.0000

330.0000

335.0000

340.0000

345.0000

350.0000

355.0000

360.0000

365.0000

370.0000

375.0000

380.0000

0 1 2 3 4 5 6

Gráfico 18. Curvas IDF

Fuente. Autores.

Para el cálculo del caudal se requiere la intensidad dada en un periodo de tiempo de una hora, la cual nos presenta un valor de 25,52 mm/hr, además de este valor se necesita el coeficiente de impermeabilidad de la cubierta encontrado en la Tabla 2 y el área de esta misma, para reemplazar en la fórmula, de la siguiente manera:

𝑄 = 2,78 ∗ 0,95 ∗ 25,52 𝑚𝑚/ℎ𝑟 ∗ 0,005252 𝐻𝑎

𝑄 = 0,35 𝑙/𝑚𝑖𝑛

Por otro lado, la muestra fue recogida con una previa instrucción para su recolección siguiendo la Norma Técnica Colombiana (NTC) 5667 del 2004, en el que se considera hacer uso de guantes y tapabocas evitando cualquier contaminación al agua, además haciendo uso de recipientes esterilizados facilitados por el laboratorio con certificado de acreditación. La muestra número uno se realizó durante una lluvia continua en el municipio de Girardot el día 25 de junio de 2020 a las 9:25 am, después de la toma de muestra se almacenó en una nevera de icopor con unidades de refrigeración para ser transportada hasta el laboratorio de control de calidad de la Empresa de Aguas de Girardot, Ricaurte y la Región S.A. E.S.P. ACUAGYR S.A. E.S.P. y realizar su respectivo proceso de análisis.

0

25

50

75

100

125

150

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

INT

EN

SID

AD

(m

m/h

)

TIEMPO DE DURACION (min)

3 años

Ilustración 10. recolección de muestra número uno (junio 25 de 2020).

Fuente. Autores.

Ilustración 11. Transporte de la muestra número uno al laboratorio.

Fuente. Autores.

Acorde con el análisis de la calidad física o, química y microbiológica del agua lluvia en la vereda Guabinal Cerro, se evaluaron parámetros de aluminio residual, alcalinidad total, color aparente, conductividad, dureza total, hierro total, nitratos, pH, turbiedad, coliformes totales y E. Coli para la muestra. En la tabla 14 se muestran los resultados obtenidos de cada parámetro con relación a los valores máximos de calidad admisibles en la norma para el consumo humano.

Tabla 14. Resultados del análisis de la muestra en el laboratorio.

Reporte de resultados

Parámetro Unidades Resultado Limite

normativo Cumplimiento

fisicoquímicos

ALUMINIO RESIDUAL

mg Al/L 0.06 0.2 Cumple

ALCALINIDAD TOTAL

mg CaCO3/L 16 200 Cumple

COLOR APARENTE

UPC 18 15 No cumple

CONDUCTIVIDAD µS/cm <147 1000 Cumple

DUREZA TOTAL mg CaCO3/L 31 300 Cumple

HIERRO TOTAL mg Fe/L 0.1 0.3 Cumple

NITRATOS mg NO3/L 1.1 10 Cumple

PH Unid. pH 7.28 6.5 - 9.0 Cumple

TURBIEDAD NTU 8 2 No cumple

Microbiológicos

COLIFORMES TOTALES

NMP/100 ml 579.4 0 No cumple

E. COLI NMP/100 ml 5.2 0 No cumple

Fuente: Informe de resultados por el laboratorio de Aguas de ACUAGYR S.A.E.S.P.

Los resultados de los análisis de la calidad del agua de lluvia de la vereda Guabinal Cerro de Girardot Cundinamarca, mostraron la presencia de color aparente, turbiedad, coliformes totales y E. Coli sobrepasando los valores máximos permisibles reportados en la Resolución número 2115 de 2007. Esto posiblemente debido a algunos agentes contaminantes presentes en la cubierta de la escuela, elaborada con tejas de zinc a un agua con un área de 5,2 m por 10,1 m de ancho y con una pendiente de 10%, que se usa como escorrentía para la posterior recolección del agua; el color aparente y la turbidez del agua pudo generarse a la materia orgánica del techo constantemente expuesto a la intemperie en vista de que se encuentra en una zona montañosa rodeada de árboles y animales, razones por las cuales los parámetros microbiológicos en los coliformes totales y E. Coli, generaron niveles altos, indicando contaminación fecal en el agua de lluvia.

Gráfico 19. Comparación de los resultados de color aparente y turbiedad con la norma.

Fuente. Autores.

Conforme a los resultados del análisis de agua de lluvia y poder analizar los parámetros que no cumplen con la normatividad se evalúa la muestra de acuerdo con el índice de riesgo de la calidad del agua para consumo humano (IRCA).

Tabla 15. Puntaje de riesgo en la muestra de agua número uno.

Característica Puntaje de riesgo

Color aparente 6

Turbiedad 15

PH 0

Alcalinidad Total 0

Conductividad 0

Dureza Total 0

Aluminio 0

Hierro Total 0

Nitratos 0

Coliformes totales 15

Escherichia Coli 25

Sumatoria de porcentajes según IRCA 61


Considerando el porcentaje de la sumatoria del índice de riesgo de la calidad del agua para consumo humano (IRCA) se indica que el nivel de riesgo de la muestra de agua lluvia de la escuela Guabinal Cerro es de 61% representando un nivel

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

COLOR APARENTE

TURBIEDAD

COLOR APARENTE TURBIEDAD

Limite normativo 15 2

Resultado 18 8

de riesgo alto, es decir, el agua no es apta para consumo humano y se requiere gestión directa por parte de la entidades prestadoras, alcaldes y respectivos gobernantes. De ahí que es obligatorio realizar estudios para plantear alternativas que proporcionen mejorar las condiciones del agua de lluvia dando cumplimiento a la normatividad.

Por consiguiente, para la potabilización del agua de lluvia se deben efectuar los requerimientos de la Resolución número 0330 de 2017, donde se señalan las tecnologías para tratamiento del agua como consumo humano.

Tabla 16. Tecnologías de tratamiento de potabilización.

TRATAMIENTO

Coag

ula

ció

n +

Flo

cula

ció

n +

sedim

enta

ció

n

Filt

ració

n

convencio

nal

Oxid

ació

n

quím

ica

Mic

rofiltra

ció

n

Ultra

filtra

ció

n

Nanofiltra

ció

n

Osm

osis

invers

a

Filt

ració

n p

or

absorc

ión

Filt

ració

n

optim

iza

da

CONTAMIANTE

Color aparente x x x x x x x x x

Turbiedad x x x x x

Escherichia Coli x x x x

Fuente: (Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio , 2017, pág. 65)

De ahí que, se implementa un filtro mixto lento de tal forma que los componentes seleccionados permitan la remoción de turbiedad, color aparente, coliformes totales y E. Coli, en primer lugar, encontramos el carbón activado que ayuda con la retención de los contaminantes eliminando sabores y olores existentes evitando la generación de bacterias en el agua de lluvia tratada y posteriormente y con mayor presencia tenemos la arena sílice, esta brinda gracias a su densidad la remoción de sedimentos en el agua, los cuales juntos ofrecen la calidad requerida del agua de lluvia para el consumo humano. El filtro es un sistema sencillo y eficiente para el tratamiento de agua, excelente para superficies rurales por su bajo costo y simpleza además de su fácil operación. Durante el proceso de filtración mixta lenta, las impurezas ingresan en contacto con la zona de las partículas del método filtrante y son retenidas.

Para la determinación del diámetro adecuado del filtro se hizo uso de la tasa de filtración estipulada por el RAS, por medio de la siguiente fórmula:

𝑄 = 𝑞 ∗ 𝐴

Con un valor de tasa de infiltración el cual debe estar entre 7 y 14 m3/m2-d según el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS).

𝑞 = 14 𝑚3

𝑚2 ∗ 𝑑⁄

Se planteó el uso de un tubo de 6” el cual presenta:

𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 0.152 𝑚

Á𝑟𝑒𝑎 = 0.018 𝑚2

Reemplazando los valores tenemos que:

𝑄 = 14 𝑚3

𝑚2 ∗ 𝑑⁄ ∗ 0,018𝑚2 = 0,18 𝐿

𝑚𝑖𝑛⁄

Se ratifica la validez del uso del tubo con diámetro de seis pulgadas para el sistema de filtración propuesto, a pesar de que el caudal de la cubierta equivale a 0,35 l/min, se propone que la canaleta cuente con dos bajantes de agua lo cual proporcione dos caudales de 0,175 l/min en cada bajante.

Ilustración 12. esquema de filtro.

Fuente. Autores.

Carbón

activado

Arena

sílice

Tanque de almacenamiento

de agua de lluvia tratada

Para la construcción del filtro se realizó el siguiente proceso:

1- Se realizó un orificio en la parte superior al tanque de almacenamiento para la instalación del filtro.

2- Se procedió a ubicar el tubo de PVC de seis pulgadas empleado como filtro junto con un tapón de prueba del mismo diámetro siendo el sistema de drenaje, el cual consistió en varios orificios permitiendo drenar el agua ya filtrada y remitirla al tanque de almacenamiento.

3- Se agregó el carbón activado y arena, materiales que ayudan que el agua pueda evacuar del filtro mixto lentamente. Se incorporó una capa de 10 cm de profundidad de carbón activado para eliminar parámetros de color y turbiedad. Luego, la adición de la capa de arena sílice que se ocupa de retener el material orgánico e inorgánico y sólidos suspendidos.

Ilustración 13. Montaje del sistema de tratamiento.

Fuente. Autores.

Sin embargo, para la correcta incorporación de las capas de filtro fue necesario lavar exhaustivamente el carbón activado y la arena, eliminando la materia orgánica que contamine el agua que será tratada. Consecutivamente se dejará secar los componentes completamente.

Ilustración 14. Lavado del carbón activado.

Fuente. Autores.

Ilustración 15. Secado de arena y carbón.

Fuente. Autores.

A continuación, para poner en marcha el filtro mixto lento se comenzó a adicionar el carbón activado siguiéndole la arena sílice. Finalmente se proporcionó para un caudal de 0,175 l/min dejando trabajar el filtro para recolectar la muestra de agua tratada y ser enviada al laboratorio para su análisis.

En la realización del sistema de potabilización propuesto en una cubierta con un área de 5,2 m por 10,1 m de ancho para realizar el proyecto.

Ilustración 16. Lugar de implementación.

Fuente. Autores.

El sistema de tratamiento se fabricó con una primera capa de carbón activado que tiene un espesor de 10 cm aproximadamente, para la segunda capa se adicionó una capa de arena sílice y tiene un espesor de 15 cm de altura.

Ilustración 17. Capas del filtro.

Fuente. Autores.

La capa del carbón activado como tecnología de tratamiento se observa en la ilustración 18 con su respectivo espesor y su función es adsorber materia orgánica y microorganismos, además de contribuir en el mejoramiento de las propiedades de olores y sabores en el agua.

Ilustración 18. Capa de carbón activado.

Fuente. Autores.

Por otro lado, la capa de arena sílice en la ilustración 19 siendo la reguladora de la capacidad o velocidad de la filtración del agua por sus granos de pequeño diámetro que ayudarán a retener los sólidos. El filtro de arena lento reduce la presencia de microorganismos sin necesidad de químicos, absorbiendo las impurezas del agua.

Ilustración 19. Capa de arena sílice.

Fuente. Autores.

Habría que decir también, la recolección de la muestra número dos de agua de lluvia para efectuar la efectividad del sistema de potabilización y poder observar el cumplimiento de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos en la

resolución 2115 de 2007 comprobando que los valores no superen los permisibles.

Ilustración 20. Recolección de la muestra dos.

Fuente. Autores.

Seguidamente se trató la muestra por el filtro simulando el caudal, es decir, para un litro de agua de lluvia recolectada el tiempo determinado de descenso del agua es de dos minutos con setenta segundos.

Ilustración 21. Tratamiento de la muestra número dos de agua de lluvia.

Fuente. Autores.

Para finalizar, se realizó la debida recolección de la muestra tratada en el sistema siguiendo las recomendaciones suministradas por el laboratorio y simultáneamente llevada al laboratorio de control de calidad de la Empresa de Aguas de Girardot, Ricaurte y la Región S.A. E.S.P. ACUAGYR S.A. E.S.P. y realizar su respectivo proceso de análisis.

Ilustración 22. Recolección de la muestra dos tratada.

Fuente. Autores.

Ilustración 23. Transporte de la muestra dos al laboratorio.

Fuente. Autores.

En un segundo momento, se realizo una segunda prueba donde se detectaron las fortalezas y debilidades del sistema propuesto. Los resultados se muestran a continuación:

Tabla 17. Resultados del análisis de la muestra número dos en el laboratorio.

Reporte de resultados

Parámetro Unidades Resultado Limite

normativo Cumplimiento

fisicoquímicos

ALUMINIO RESIDUAL

mg Al/L 0.05 0.2 Cumple

ALCALINIDAD TOTAL

mg CaCO3/L 41 200 Cumple

COLOR APARENTE

UPC 13 15 Cumple

CONDUCTIVIDAD µS/cm <147 1000 Cumple

DUREZA TOTAL mg CaCO3/L 24 300 Cumple

HIERRO TOTAL mg Fe/L 0.12 0.3 Cumple

NITRATOS mg NO3/L 4.6 10 Cumple

PH Unid. pH 7.55 6.5 - 9.0 Cumple

TURBIEDAD NTU 1.97 2 Cumple

Microbiológicos

COLIFORMES TOTALES

NMP/100 ml >419.6 0 No cumple

E. COLI NMP/100 ml <1 0 Cumple


CONCLUSIONES

- Teniendo en cuenta las visitas y encuestas realizadas se pudo evidenciar que la escuela Guabinal Cerro realmente necesita una segunda fuente de abastecimiento de agua potable debido a las condiciones socioeconómicas que presenta este sector. Aquí es donde se resalta la dimensión social que como profesionales debemos orientar el conocimiento a mejorar las condiciones de vida de la comunidad.

- Se valoraron las condiciones iniciales del agua de lluvia de la escuela Guabinal Cerro debido a los problemas de abastecimiento del servicio público de acueducto. Los habitantes de la vereda deben almacenar el agua de lluvia como fuente de alternativa para las épocas de escasez, por medio de tanques de almacenamiento que dan paso a la acumulación de residuos por malas instalaciones o condiciones precarias y el entorno a los que están expuestos. En los análisis de laboratorio de la muestra número uno de agua de lluvia se localizaron grandes concentraciones de Microorganismos E. Coli y coliformes totales, además que los parámetros de color aparente y turbiedad se encuentran por encima de los valores máximos permitidos por la Resolución 2115 de 2007.

- Se diseñó un filtro mixto lento para el tratamiento del agua de lluvia que permitiera obtener condiciones óptimas de calidad para el consumo humano, debido a la presencia de los parámetros obtenidos en los análisis de laboratorio de la muestra numero uno de agua de lluvia. Se integraron componentes que se manejan actualmente en filtros de agua caseros y recomendados para este fin que posibilitan el uso a la comunidad. Se tuvo en cuenta el acceso a los tanques de reserva utilizados actualmente por la escuela y para el filtro se hizo uso del Carbón Activado y la arena sílice para la remoción de microrganismos, olores y turbiedad del agua.

- Una vez se implementó el filtro los cambios en el agua se evidenciaron no solo en los parámetros fisicoquímicos sino también en los microbiológicos, puesto que presentaba bastante turbiedad y color aparente, adicionalmente el análisis de laboratorio mostró la remoción total de microorganismos de E. Coli y la reducción de los coliformes, además de la turbiedad. De acuerdo con la resolución 2115 de 2007 se observa que el agua cumple con 10 de los 11 parámetros necesarios para que el agua tenga las condiciones adecuadas, el factor más crítico representado por los microorganismos se llevó a cero.

RECOMENDACIONES

- Para reducir costos en la elaboración del filtro se realizó una modificación de diseño en el sistema, planteando dos bajantes en la canaleta puesto que, el caudal de la cubierta no es optimo para un solo sistema de filtro. Por lo anterior, al tener dos bajantes el caudal de reduce a la mitad y de esta manera se puede utilizar un tubo de seis pulgadas para conectar el sistema con la bajante.

- Es necesario que las autoridades locales aseguren el abastecimiento de agua de manera constante y adecuada. Debido a que las encuestas y visitas realizadas a la comunidad demuestran que el servicio publico de agua no es el mejor por lo tanto su calidad de vida se ve afectada.

- El filtro después de seis meses de uso es necesario realizar una limpieza de sus capas de carbón activado y arena sílice, o por otro lado remplazar los materiales correspondientes.

- Durante la investigación se pudo evidenciar en la recolección y análisis de agua de lluvia que esta tiene presencia de Microorganismos E. Coli y coliformes totales, que generan enfermedades intestinales como la diarrea y otros padecimientos como la colera, fiebre tifoidea, poliomelitis, hepatitis y salmonelosis. Por lo que no se recomienda el consumo de agua de lluvia sin ser previamente tratada.

REFERENCIAS

Aldabe y Aramendía (2005). Control de la calidad del agua de procesos fisicoquímico. Editorial Reverté S.A. Barcelona, España.

Abreu, J. L. (2012). Hipótesis, Método & Diseño de Investigación. (D. I.

Conscience., Ed.)

Bachelet Jeria, M. (2019). Informe sobre Desarrollo Humano 2019. Obtenido de

http://report.hdr.undp.org/es/

Deobold, V. D., & Meyer, W. J. (12 de Septiembre de 2006). NOEMAGICO .

Obtenido de https://noemagico.blogia.com/2006/091301-la-investigaci-n-

descriptiva.php

Galán, M. (29 de Mayo de 2009). La entrevista en investigación . Obtenido de

http://manuelgalan.blogspot.com/2009/05/la-entrevista-en-

investigacion.html

García, B. (2013). Caracterización del agua de lluvia captada en una edificación

para su aprovechamiento con fines de sustentabilidad hídrica. Obtenido

de

http://132.248.52.100:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/6137/

Tesis.pdf?sequence=1

Grupo Banco Mundial . (s.f.). Agua: Banco Mundial . Obtenido de Banco Mundial

: https://www.bancomundial.org/es/topic/water/overview

Guelmes Valdés, E. L., & Nieto Almeida, L. E. (2015). Algunas reflexiones sobre

el enfoque mixto de la investigación. Universidad y Sociedad, 23-29.

Obtenido de https://rus.ucf.edu.cu/index.php/rus

ICONTEC. (2004). NTC-ISO 5667-3. Calidad del agua. Muestreo. Parte 3:

Directrices para la preservacion y manejo de las muestras.

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales. (s.f.). IDEAM .

Obtenido de http://www.ideam.gov.co/web/entidad/acerca-entidad

Ministerio de Desarrollo Económico . (Noviembre de 2000). Ministerio de

Vivienda . Obtenido de Sistema de Recolección y Evacuación de aguas

residuales domésticas y pluviales :

http://www.minvivienda.gov.co/Documents/ViceministerioAgua/010710_r

as_titulo_d_.pdf

Ministerio de la protección social. (2007). DECRETO NÚMERO 1575.

Ministerio de la protección social y de ambiente, vivienda y desarrollo territorial.

(2007). RESOLUCIÓN NÚMERO 2115.

Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio . (8 de Junio de 2017). Ministerio de

Vivienda. Obtenido de Ministerio de Vivienda:

http://www.minvivienda.gov.co/ResolucionesAgua/0330%20-

%202017.pdf

Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio . (2017). RESOLUCIÓN NÚMERO

0330 .

Oficina Regional de la FAO para América Latina y el Caribe. (2000). Manual de

captación y aprovechamiento del agua de lluvia, experiencias en América

Latina. Obtenido de Serie: zonas áridas y semiáridas:

http://www.fao.org/3/ai128s/ai128s00.pdf

Trilla, A. (4 de 10 de 2017). LA VANGUARDIA . Obtenido de LA VANGUARDIA

:

https://www.lavanguardia.com/ciencia/20171004/431684723498/pregunt

as-big-vang-es-seguro-beber-agua-lluvia.html

Abdulla, F.A., y Al-Shareef, A.W. 2009. Sistemas de recolección de agua de lluvia para techos domésticos. Abastecimiento de agua en Jordania.

Anaya Garduño, M. 1998. Sistemas de captación de agua de lluvia para uso doméstico. América Latina y el Caribe, IICA, México.

APHA (American Public Health Association, US); AWWA (American Water Works Association, US); WPCF (WAter Pollution Control Federation, US). 1995. Métodos Normalizados para el análisis de aguas potables y residuales. Madrid, Díaz de Santos, S.A.

Arango escobar, Nathalie y Flóres Cardona, Juliana. 2012. Sistema de recolección, almacenamiento y conservación de aguas lluvias para el abastecimiento de agua potable a los habitantes del Pacífico Colombiano en zonas rurales de difícil acceso con ausencia o deficiencia del recurso. Cali: s.n., 2012.

Arocha, S. 1980. Abastecimientos de Agua. Teoría y diseños. Caracas, Venezuela.

AyA (Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados). 2007. Manual de Calidad. Laboratorio Nacional de Aguas. Versión 3. San José, Costa Rica, 36 pp.

Baleasr, Govern Illes. caib.es. caib.es (en línea) Consultado 25 abr. 2020. Disponible en

http://www.caib.es/sacmicrofront/contenido.do?mkey=M0808011112185729323&la ng=ES&cont=6442.

Benavides G, David Leonardo y Castro Molano, Mildred Yohana y Vizcaíno Cagueño, Hernan Mauricio. 2006. Optimización del Acueducto por Gravedad del Municipio de Timaná (Huila). Timaná: s.n., 2006.

Chapman, D. 1996. Water Quality Assessment. Una guía para el uso de biota, sedimentos y agua en el monitoreo ambiental. Segunda edición. London, UNESCO/WHO/UNEP. 626 p.

Irena, 2007. Evaluación de los Recursos Hídricos de la Cuenca del Río Mala. (en línea). Consultado el 25 abr. 2020. Disponible en https://www.yumpu.com/es/document/view/16321043/evaluacion-de-los-recursoshidricos-en-la-cuenca-del-rio-mala.

Montes Pacheco, Margarita. 2008. Sostenibilidad, Tecnología y Humanismo. México: s.n, 20008. 3.

OMS (Organización Mundial de la Salud, US). 1998. Guías para la calidad del agua potable. Vigilancia y control de los abastecimientos de agua a la comunidad. 2 ed. Ginebra: OMS. V. 3, 255 p.

OMS (Organización Mundial de la Salud, US). 2004. Guías para la calidad del agua potable. 3 ed. Ginebra: OMS. 515 p.

ONU-FAO; Manual sobre sistemas de captación y aprovechamiento del agua de lluvia para uso doméstico y consumo humano experiencias en América Latina, 2000.

OPS (Organización Mundial de la Salud, US) 2003. Calidad del Agua Potable en Costa Rica: Situación actual y perspectiva. San José, C.R., OPS. 40 p.

OPS (Organización Panamericana de la Salud, US). 2004. Salud y Agua (en línea). Consultado el 25 abr. 2020. Disponible en http://www.cor.ops-oms.org/TextoCompleto/configuredList.asp?catid=6&cattitle=Salud+y+Ambiente

Orellana, Ing Jorge A. 2005. Conducción de las Aguas. 2005. 7.

PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente). 2003. América Latina y el Caribe, Perspectivas del Medio Ambiente.

Rojas, r. 2002. Guía para la Vigilancia y Control de la Calidad del Agua de Consumo Humano. Lima, Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (OPS/CEPIS). 353 p.

MINISTERIO DE LA PROTECCIÓN SOCIAL. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Resolución 2115 de 2007. [Internet]. Disponible en: http://www.minambiente.gov.co/images/GestionIntegraldelRecursoHidrico/pdf/normativa/Res_2115_de_2007.pdf

Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio. Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS. 2017.[Libro]

MINISTERIO DE LA PROTECCION SOCIAL. DECRETO NÚMERO 1575 DE 2007.[Internet]. Disponible en: http://www.minambiente.gov.co/images/GestionIntegraldelRecursoHidrico/pdf/Dis ponibilidad-del-recurso-hidrico/Decreto-1575-de-2007.pdf

Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (12 noviembre 2004). Calidad del agua. Muestreo. Parte 3: directrices para la preservación y manejo de las muestras. [Norma Técnica colombiana ISO 5667-3]. Recuperado de: http://files.control-ambiental5.webnode.com.co/200000140-e3b67e5121/NTC-ISO%205667-03-2004.%20Directrices%20para%20la%20preservacion%20y%20manejo%20de%20muestras.pdf

Arcila, H. R., & Zúñiga, O. O. (2014). Evaluación de la calidad del agua de lluvia para su aprovechamiento y uso doméstico en la ciudad de Ibagué, Tolima, Colombia. Ingeniería solidaria, 10(17), 125-137.

Gualdrón Becerra, N. (2014). Captación de agua lluvia como alternativa comunitaria ante la escasez y la contaminación para el consumo humano y actividades agropecuarias en las veredas El Salado y La Aguada del municipio de Lebrija Santander, Colombia.

Palacio Castañeda, N. (2010). Propuesta de un sistema de aprovechamiento de agua lluvia, como alternativa para el ahorro de agua potable, en la institución educativa María Auxiliadora de Caldas, Antioquia.

Pérez Hernández, A., Palacios Vélez, O. L., Anaya Garduño, M., & Tovar Salinas, J. L. (2017). Agua de lluvia para consumo humano y uso doméstico en San Miguel Tulancingo, Oaxaca. Revista mexicana de ciencias agrícolas, 8(6), 1427-1432.

Suarez, B., García, M., & Galarza, R. (2006). Sistemas de aprovechamiento de agua lluvia para vivienda urbana. Proceedings of the VI Serea-Seminario Iberoamericano Sobre Sistemas de Abastecimiento Urbano de Agua, João Pessoa, Brasil, 5-7.

Tamaris Mata, I. C. (2016). PROPUESTA DE UN SISTEMA DE APROVECHAMIENTO PLUVIAL PARA UNA ESCUELA DE LA COMUNA LOMA ALTA (Bachelor's thesis).

Trilla, A. (2017, octubre 4). ¿Es seguro beber el agua de la lluvia? [Portal de internet]. Recuperado de https://www.lavanguardia.com/ciencia/20171004/431684723498/preguntas-big-vang-es-seguro-beber-agua-lluvia.html

Sorg T.J.; Logsdon, G.W. 1999. Treatment technology to meet the interim primary drinking water regulations for inorganics: part 5. Journal of the American Water Works Association 72, pp. 411-422.

Trelles R. A. 1998. El problema sanitario de las aguas destinadas a la bebida humana con altos contenidos de arsénico, vanadio y flúor. Argentina. Saneamiento 34 (217), pp. 31-38.

White, G.C. 1992. Handbook of chlorination for potable water, wastewater, cooling water, industrial processes, and swimming pools. Cincinnati, Ohio.

ANEXOS

Anexo 1. Autorización de ingreso a la institución por el rector William.

Fuente. Autores.

Anexo 2. Autorización de ingreso a la institución por el rector Néstor.

Fuente. Autores.

Anexo 3. Registro de las observaciones de la instalación 1.

Fuente. Autores.

Anexo 4. Registro de las observaciones de la instalación 2.

Fuente. Autores.

Anexo 5. Encuesta socioeconómica pág. 1.

Fuente. Autores.


Fuente. Autores.

Anexo 8. Encuesta de abastecimiento de agua potable pág. 1.

Fuente. Autores.

Anexo 9. Encuesta de abastecimiento de agua potable pág. 2.

Fuente. Autores.

Anexo 10. Oferta ensayos de laboratorio muestra uno.

Fuente: oferta ensayos de laboratorio muestra número uno de Aguas de

ACUAGYR S.A.E.S.P.

Anexo 11. Recomendaciones para la recolección de muestra en grifo, análisis microbiológico.

Fuente. Laboratorio de Aguas de ACUAGYR S.A.E.S.P.

Anexo 12. Recomendaciones para la recolección de muestra en grifo, análisis microbiológico.


Anexo 13. Recomendaciones para la recolección de muestra en grifo, análisis fisicoquímico.


Anexo 14. Recomendaciones para la recolección de muestra en grifo, análisis fisicoquímico.


Anexo 15. Recomendaciones para la recolección de muestra en aguas superficiales, análisis microbiológico.


Anexo 16. Recomendaciones para la recolección de muestra en aguas superficiales, análisis microbiológico.


Anexo 17. Recomendaciones para la recolección de muestra en aguas superficiales, análisis fisicoquímicos.


Anexo 18. Resultados de laboratorio muestra número uno.


Anexo 19. Oferta ensayos de laboratorio muestra dos.


ACUAGYR S.A.E.S.P.

Anexo 20. Resultados de laboratorio muestra número dos.


ACUAGYR S.A.E.S.P.

Anexo 21. Certificado vigente de acreditación pág. 1.

Fuente: Oferta ensayos de laboratorio muestra de Aguas de ACUAGYR

S.A.E.S.P.

Anexo 22. Certificado de acreditación pág. 2.


S.A.E.S.P.

Anexo 23. Certificado de acreditación pág. 3.


S.A.E.S.P.