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DIAGNÓSTICO DEL ESTADO ACTUAL DE LA PTAP DEL MUNICIPIO DE
MONIQUIRÁ
LAURA MELIZA MONTIEL SIERRA
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
TUNJA
2019
DIAGNÓSTICO DEL ESTADO ACTUAL DE LA PTAP DEL MUNICIPIO DE
MONIQUIRÁ
LAURA MELIZA MONTIEL SIERRA
Proyecto de Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniera Ambiental
Director: Ingeniero César René Blanco Zúñiga
Magíster en Ingeniería con concentración en Medio Ambiente
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
TUNJA
2019
AGRADECIMIENTOS
La autora agradece primeramente a Dios, fuente del conocimiento y sabiduría.
Al Ingeniero César René Blanco Zúñiga, director del proyecto, por sus
orientaciones y consejos oportunos, los cuales fueron fundamentales para la
realización del proyecto y por su apoyo y acompañamiento a lo largo de la carrera
profesional.
Al gerente de la Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P.,
Guillermo Valenzuela Galindo por permitir el desarrollo de este proyecto en favor
de la comunidad moniquireña; a todo el personal administrativo, profesional,
operativo y de redes, por su acompañamiento y por compartir sus conocimientos
en pro de este proyecto.
DEDICATORIA
A Dios,
Por brindarme la capacidad y sabiduría necesaria para sobreponerme ante las
adversidades y por haberme dado salud y fortaleza para lograr mis objetivos.
A mis padres y mi hermana,
Por haberme apoyado en todo momento y concepto, por sus consejos, sus
valores, por la motivación constante, por creer en mí y por su amor y sacrificio.
A mi familia,
Por preocuparse por mí a lo largo de mi vida, por acompañarme en cada etapa y
por darme fortaleza a lo largo de este proceso recordándome cada día las metas
por cumplir.
A mi novio Albert,
Por apoyarme cada día, brindarme su amor y confianza para seguir avanzando, y
por alentarme para continuar en los momentos de dificultad,
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 11
CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ............... 12
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE ESTUDIO ................................... 12
1.1.1. Pregunta general: ..................................................................................... 13
1.1.2. Preguntas específicas: ............................................................................. 13
1.2. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DEL ÁREA DEL TRABAJO DE GRADO 14
1.3. OBJETIVOS ................................................................................................ 15
1.3.1. GENERAL ................................................................................................ 15
1.3.2. ESPECÍFICOS ......................................................................................... 15
1.4. ALCANCE Y LIMITACIONES ...................................................................... 16
1.5. JUSTIFICACIÓN Y PERTINENCIA ............................................................. 17
1.6. MARCO TEÓRICO ...................................................................................... 19
1.6.1. Planta de Tratamiento de Agua Potable – PTAP ..................................... 19
1.6.2. Tipos de Plantas de Tratamiento de Agua Potable .................................. 19
1.6.3. Procesos de purificación del agua ........................................................... 20
1.6.4. Cascada de Aireación .............................................................................. 21
1.6.4. Floculación ............................................................................................... 21
1.6.5. Sedimentación ......................................................................................... 22
1.6.6. Tipos de filtros para potabilización ........................................................... 22
1.7. ESTADO DEL ARTE ................................................................................... 24
1.8. MARCO LEGAL ........................................................................................... 28
CAPÍTULO II INFORMACIÓN GENERAL ............................................................ 30
2.1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS .................................................................... 30
2.2. ESTRUCTURA POBLACIONAL .................................................................. 32
2.2.1. Sectores económicos del Municipio ......................................................... 33
2.2.2. Análisis Poblacional ................................................................................. 36
2.2.3. Proyección lineal de la población ............................................................. 37
2.2.4. Proyección método geométrico ................................................................ 38
2.2.5. Proyección método exponencial .............................................................. 40
2.3. DETERMINACIÓN DE LAS NECESIDADES DE AGUA POTABLE ............ 42
2.4. NORMATIVIDAD APLICABLE ..................................................................... 45
CAPÍTULO III DIAGNÓSTICO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO .................... 50
3.1. Descripción general del sistema .................................................................. 50
3.2. Bocatoma .................................................................................................... 51
3.3. Desarenadores ............................................................................................ 53
3.4. Cascada de aireación .................................................................................. 54
3.5. Canaleta Parshall ........................................................................................ 56
3.6. Floculadores ................................................................................................ 59
3.7. Sedimentadores .......................................................................................... 65
3.8. Filtros ........................................................................................................... 67
3.9. Desinfección ................................................................................................ 71
CAPÍTULO IV CALIDAD DEL AGUA .................................................................... 75
4.1. CARACTERIZACIÓN DE LA FUENTE ........................................................ 75
4.2. CARACTERIZACIÓN DEL AGUA TRATADA .............................................. 80
CAPÍTULO V EVALUACIÓN OPERACIONAL ..................................................... 93
5.1. COSTOS DE POTABILIZACIÓN ................................................................. 93
CAPÍTULO VI ALTERNATIVAS PARA CONTROL OPERACIONAL ................... 96
6.2. MEJORAMIENTO DE INFRAESTRUCTURA ............................................ 109
6.3. PAUTAS DE CONTROL DE OPERACIÓN ............................................... 111
6.4. PROPUESTA DE GESTIÓN ..................................................................... 113
6.5. MECANISMOS DE ACCIÓN Y MEJORAMIENTO .................................... 115
CAPÍTULO VII CONCLUSIONES ....................................................................... 116
CAPÍTULO VIII .................................................................................................... 119
RECOMENDACIONES ....................................................................................... 119
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 120
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Tipos de filtros. ........................................................................................ 22
Tabla 2: Distribución de población proyectada, Moniquirá 2019. .......................... 32
Tabla 3: Producción agrícola del municipio de Moniquirá por sectores. ................ 34
Tabla 4: Actividades económicas según ramas de actividad. ............................... 35
Tabla 5: Censos población urbana, Moniquirá. ..................................................... 36
Tabla 6: Censos poblacionales, Moniquirá. ........................................................... 37
Tabla 7: Tasa de crecimiento calculada. ............................................................... 38
Tabla 8: Proyección de población, método aritmético. .......................................... 38
Tabla 9: Tasa de crecimiento. ............................................................................... 39
Tabla 10: Proyección de población, método geométrico. ...................................... 39
Tabla 11: Tasa de crecimiento. ............................................................................. 40
Tabla 12: Proyección de población, método exponencial. .................................... 41
Tabla 13: Resultados proyecciones de población. ................................................ 41
Tabla 14: Contenido Título II, RAS 2017. .............................................................. 45
Tabla 15: Contenido Título II, Capítulo 3, RAS 2017. ............................................ 46
Tabla 16: Contenido Decreto 1575 de 2007. ......................................................... 46
Tabla 17: Características físicas. .......................................................................... 47
Tabla 18: Características químicas con reconocido efecto adverso a la salud
humana. ................................................................................................................ 48
Tabla 19: Características químicas con implicaciones sobre la salud. .................. 48
Tabla 20: Características químicas con mayores consecuencias económicas e
indirectas sobre la salud humana. ......................................................................... 49
Tabla 21: Características microbiológicas. ............................................................ 49
Tabla 22: Diagnóstico cascada de aireación, 1981. .............................................. 55
Tabla 23: Diagnóstico cascada de aireación, 2019. .............................................. 56
Tabla 24: Diagnóstico canaleta Parshall, 1981. .................................................... 57
Tabla 25: Diagnóstico canaleta Parshall, 2019. .................................................... 58
Tabla 26: Evaluación canaleta Parshall 6", condiciones 2019. ............................. 58
Tabla 27: Diagnóstico floculadores 1 y 2, 1981. .................................................... 61
Tabla 28: Diagnóstico floculadores 3 y 4, 1981. .................................................... 62
Tabla 29: Diagnóstico floculadores 1 y 2, 2019. .................................................... 63
Tabla 30: Diagnóstico floculadores 3 y 4, 2019. .................................................... 64
Tabla 31: Parámetros iniciales para diseño de sedimentadores, años 1981 y 2019.
.............................................................................................................................. 66
Tabla 32: Diseño de sedimentadores, años 1981 y 2019. .................................... 66
Tabla 33: Parámetros iniciales para diseño de filtros, año 1981. .......................... 68
Tabla 34: Diseño de filtros, año 1981. ................................................................... 69
Tabla 35: Diseño de filtros, año 1981. ................................................................... 69
Tabla 36. Parámetros de diseño de filtros, año 2019. ........................................... 70
Tabla 37: Diseño de filtros, año 2019. ................................................................... 70
Tabla 38: Diseño de filtros, año 2019. ................................................................... 71
Tabla 39: Parámetros de diseño desinfección, año 1981. ..................................... 72
Tabla 40: Diseño desinfección, año 1981. ............................................................ 73
Tabla 41: Parámetros de diseño desinfección, año 2019. ..................................... 73
Tabla 42: Diseño desinfección, año 2019. ............................................................ 73
Tabla 43: Caracterización fisicoquímica y microbiológica Quebrada La Sicha,
enero de 2018. ...................................................................................................... 75
Tabla 44: Caracterización fisicoquímica y microbiológica Quebrada La Sicha,
diciembre de 2018 ................................................................................................. 76
Tabla 45: Caracterización fisicoquímica y microbiológica Quebrada La Sicha,
enero de 2019. ...................................................................................................... 77
Tabla 46: Caracterización fisicoquímica y microbiológica Quebrada La Sicha, julio
2019. ..................................................................................................................... 78
Tabla 47: Calidad de la fuente y grado de tratamiento. ......................................... 79
Tabla 48: Caracterización del agua tratada, enero de 2019. ................................. 81
Tabla 49: Caracterización del agua tratada, febrero de 2019 ............................... 82
Tabla 50: Caracterización del agua tratada, marzo de 2019 ................................. 83
Tabla 51: Caracterización del agua tratada, abril de 2019 ................................ 8485
Tabla 52: Caracterización del agua tratada, mayo de 2019 .............................. 8586
Tabla 53: Caracterización del agua tratada, junio de 2019 ............................... 8687
Tabla 54: Caracterización del agua tratada, julio de 2019 ................................ 8788
Tabla 55: IRCA mensual, enero - julio de 2019. .................................................... 89
Tabla 56: Caracterización del agua tratada, marzo 2019. ................................. 8990
Tabla 57: Caracterización del agua tratada, abril 2019. ........................................ 90
Tabla 58: Caracterización del agua tratada, mayo 2019. ...................................... 91
Tabla 59: Caracterización del agua tratada, junio 2019. ....................................... 91
Tabla 60: Resultados IRCA 2019. ......................................................................... 92
Tabla 61: Costos de potabilización, año base (2016). ........................................... 93
Tabla 62: Valor por unidad. ................................................................................... 94
Tabla 63: Comparación de tarifas por metro cúbico de agua. ............................... 95
Tabla 64: Análisis fisicoquímicos. .......................................................................... 97
Tabla 65: Análisis fisicoquímicos a dosificaciones hidroxicloruro de aluminio (P1) al
1% v/v. .................................................................................................................. 98
Tabla 66: Análisis fisicoquímicos a dosificaciones hidroxicloruro de aluminio (P1) al
1% v/v + Hidróxido de sodio 1% w/v. .................................................................... 99
Tabla 67: Análisis fisicoquímicos. ........................................................................ 103
Tabla 68: Análisis fisicoquímicos a dosificaciones sulfato de aluminio (P1) al 1%
v/v. ....................................................................................................................... 104
Tabla 69: Análisis fisicoquímicos a dosificaciones sulfato de aluminio (P1) al 1%
v/v + Hidróxido de sodio 1% w/v. ........................................................................ 105
Tabla 70: Recomendaciones de infraestructura. ................................................. 109
Tabla 71: Pautas de control de operación. .......................................................... 111
Tabla 72: Indicadores de seguimiento en cada proceso y escala de valoración. 113
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ubicación del municipio de Moniquirá. ................................................... 14
Figura 2: Ubicación del municipio de Moniquirá. ................................................... 31
Figura 3: Crecimiento de población urbana, Moniquirá. ........................................ 36
Figura 4: Gráfica proyecciones de población. ....................................................... 42
Figura 5: Descripción general del sistema. ........................................................... 51
Figura 6: Bocatoma PTAP Moniquirá. ................................................................... 51
Figura 7: Bocatoma PTAP Moniquirá. ................................................................... 52
Figura 8: Bocatoma PTAP Moniquirá. ................................................................... 52
Figura 9: Desarenadores PTAP Moniquirá. ........................................................... 53
Figura 10: Desarenadores PTAP Moniquirá. ......................................................... 54
Figura 11: Cascada de aireación PTAP Moniquirá. ............................................... 55
Figura 12: Canaleta Parshall PTAP Moniquirá. ..................................................... 57
Figura 13: Floculadores PTAP Moniquirá. ............................................................. 60
Figura 14: Floculadores PTAP Moniquirá. ............................................................. 60
Figura 15: Sedimentadores PTAP Moniquirá. ....................................................... 65
Figura 16: Filtros PTAP Moniquirá. ....................................................................... 67
Figura 17: Filtros PTAP Moniquirá. ....................................................................... 68
Figura 18: Cuarto de cloro gaseoso PTAP Moniquirá. .......................................... 72
Figura 19: Procedimiento para ensayo de jarras. .................................................. 96
Figura 20: pH vs Coagulante. .............................................................................. 100
Figura 21: Color vs Coagulante. .......................................................................... 100
Figura 22: Turbiedad vs Coagulante. .................................................................. 101
Figura 23: Aluminio vs Coagulante. ..................................................................... 101
Figura 24: Porcentajes de remoción. ................................................................... 102
Figura 25: pH vs Coagulante. .............................................................................. 106
Figura 26: Color vs Coagulante. .......................................................................... 106
Figura 27: Turbiedad vs Coagulante. .................................................................. 107
Figura 28: Aluminio vs Coagulante. ..................................................................... 107
Figura 29: Procentajes de remoción. ................................................................... 108
11
INTRODUCCIÓN
El presente documento se desarrolla con el fin de realizar un diagnóstico técnico y
operativo de la Planta de Tratamiento de Agua Potable del municipio de Moniquirá,
ya que cuenta con una PTAP de tipo convencional, construida en el año 1981 para
un caudal de 35 L/s y actualmente se tratan hasta 50 L/s.
Para esto se analizó el funcionamiento de las unidades que la componen y el
comportamiento hidráulico de las mismas, con el fin de abastecer al municipio
acorde al desarrollo social y económico que ha tenido a través de los años y
resaltando la importancia de contar con un conjunto de estructuras óptimas que
permitan proveer agua potable de calidad a la población actual y futura.
Este documento presenta el diagnóstico de la PTAP, con base en los parámetros
de diseño y operación establecidos en la Resolución 0330 de 2017 y con las
características del agua potable establecidas en la Resolución 2115 de 2007.
Por último se proponen diferentes alternativas en cuanto a mejora de
infraestructura, control operacional y propuesta de gestión, con el fin de reducir
costos para la Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P y brindar
un servicio de alta calidad a la población.
12
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE ESTUDIO
La Planta de Tratamiento de Agua Potable del municipio de Moniquirá está
ubicada dentro de casco urbano del municipio, se abastece de la quebrada La
Sicha ubicada en la serranía del Peligro. La planta es de tipo convencional, ya que
tiene las siguientes unidades: captación, línea de impulsión de agua cruda, planta
de tratamiento de agua potable, tanques de almacenamiento y redes de
distribución. La PTAP del municipio de Moniquirá cuenta con la capacidad para
tratar 35 L/s. El tren de tratamiento dentro de la planta consiste en:
desarenadores, cascada de aireación, canaleta Parshall, floculadores,
sedimentadores, filtros, tanque de contacto y desinfección.
La infraestructura de la PTAP del municipio de Moniquirá cuenta con
aproximadamente 40 años desde su construcción, por otro lado, actualmente se
supera el caudal de diseño ya que se tratan alrededor de 50 L/s lo que podría
significar que la planta potabilizadora no ofrezca los resultados esperados de
calidad del agua; además, dentro del proceso se evidencian varias fugas de agua
en las cuales no se ha identificado la causa, perdiendo grandes volúmenes de
agua y productos químicos usados en el tratamiento. Las unidades de tratamiento
requieren constantes lavados y mantenimiento, lo que representa pérdidas del
recurso hídrico, así como costos para la empresa prestadora del servicio.
La comunidad del municipio de Moniquirá se beneficia directamente del agua
tratada por la Empresa de Servicios Públicos, y se desconoce la afectación que
puede tener las falencias dentro de la planta, poniendo en riesgo la salud de los
habitantes que consumen este recurso hídrico y la utilizan en su diario vivir; Por
esta razón es necesario realizar un diagnóstico del estado actual de la planta para
identificar las posibles falencias dentro del tratamiento que ponen en riesgo la
calidad del agua y perjudican los costos dentro de la empresa de servicios
públicos.
13
De esta manera, se generan los siguientes interrogantes como síntesis del
problema de estudio:
1.1.1. Pregunta general:
¿Cuál es el estado actual de la Planta de Tratamiento de Agua Potable del
municipio de Moniquirá?
1.1.2. Preguntas específicas:
¿Cuáles son los procesos unitarios que componen la PTAP?
● ¿Cuáles son las características físico - químicas del agua antes y después
del tratamiento?
● ¿Qué falencias técnico-operativas existen en la PTAP?
14
1.2. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DEL ÁREA DEL TRABAJO DE GRADO
El proyecto se realizó en el municipio de Moniquirá, ubicado en la provincia
Ricaurte en el departamento de Boyacá, dista de la ciudad de Tunja a 56 Km, se
encuentra ubicado a 1.700 m.s.n.m. en la cordillera Oriental a 5°32’51” N y a
73°34’45” O. La Planta de Tratamiento de Agua Potable se encuentra en la Calle
13N° 4 - 110 en el barrio Las Colinas.
Figura 1. Ubicación del municipio de Moniquirá.
Fuente: ALCALDÍA DE MONIQUIRÁ. Ubicación de Moniquirá en el mapa de Boyacá.
Instituto para la cultura, el turismo, el deporte y la recreación de Moniquirá.
15
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. GENERAL
Realizar un diagnóstico general del estado actual de la Planta de Tratamiento de
Agua Potable del municipio de Moniquirá.
1.3.2. ESPECÍFICOS
● Identificar los procesos unitarios de la PTAP.
● Evaluar los diseños hidráulicos teóricos y reales de la PTAP del municipio
de Moniquirá.
● Determinar las características físico - químicas del agua antes y después
del tratamiento de potabilización.
● Identificar las fallas dentro del proceso.
● Plantear posibles alternativas de mejoramiento.
16
1.4. ALCANCE Y LIMITACIONES
En un tiempo de cuatro (4) meses, se realizó un diagnóstico del estado actual de
la Planta de Tratamiento de Agua Potable del municipio de Moniquirá. Se
identificaron los diferentes problemas de funcionamiento dentro de la planta y qué
los ocasiona, de esta manera se plantearon posibles alternativas y mejoras para el
tratamiento del agua.
La Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P. apoyó en el desarrollo
del proyecto, la toma de muestras y ensayos de laboratorio para identificar las
características físico-químicas del agua antes y después del tratamiento, así
mismo el acceso a toda la información respecto a la PTAP y su diseño inicial. Por
otro lado, el presente proyecto se desarrolló en época de invierno, por esta razón
las características del agua a tratar eran más complejas para su muestreo y
posterior estudio.
17
1.5. JUSTIFICACIÓN Y PERTINENCIA
El agua es un recurso vital para el ser humano, y hace parte de su diario vivir en
las diferentes actividades que desarrolla, como la agricultura, industria y
ganadería, sin embargo el agua para consumo humano debe reunir diferentes
requisitos de calidad para evitar afectaciones en la salud humana.
Teniendo en cuenta las necesidades de agua potable en la población del
municipio de Moniquirá es importante evaluar las condiciones actuales dentro del
tratamiento para garantizar la prestación del servicio de agua apta para el
consumo humano. Moniquirá se encuentra dentro de los 104 municipios de
Boyacá que cuenta con sistema de acueducto y laboratorio para el control de la
calidad de agua, sin embargo, el agua suministrada está catalogada dentro del
nivel de riesgo medio para la salud1. Actualmente existe una población de 21.400
habitantes, de esta población sólo el 70% cuenta con el servicio de acueducto con
un consumo aproximado de 200L/H/d2 y según el PBOT del municipio se tiene
una tendencia de incremento poblacional del 3,4%, además, al ser un destino
turístico concurrido, Moniquirá cuenta con una población flotante en temporada de
vacaciones, lo que significa un aumento constante en la demanda del recurso
hídrico, por esto es necesario realizar un diagnóstico del tratamiento que
determine en qué condiciones se encuentra operando la planta potabilizadora y
para identificar las etapas donde existen deficiencias en el proceso.
La trascendencia de este proyecto radica en dar a conocer las falencias del
proceso de potabilización dentro de la Planta de Tratamiento de Agua Potable del
municipio de Moniquirá de manera que se dé a conocer si las condiciones de
diseño de la PTAP coinciden con las condiciones actuales de operación, y así
poder contrastar esta información respecto a la normatividad vigente, además
1 DEFENSORÍA DEL PUEBLO. Segundo Informe Defensorial, Diagnóstico Sobre Calidad de agua para
consumo Humano. Octubre 6 de 2006, pág. 95. 2 EMPRESA DE SERVICIOS PÚBLICOS DE MONIQUIRÁ S.A. E.S.P. 2015. Manual de operación del sistema
de acueducto.
18
comparar los parámetros físico-químicos del agua con la resolución 2115 de 2007,
de esta manera en un próximo proyecto se podrá proceder a realizar la
formulación de una propuesta de mejoramiento a la PTAP, que no sólo
beneficiará a la población sino también al recurso hídrico, ya que con la alternativa
de optimización se reducirán las pérdidas físicas de agua potable, costos de
mantenimiento y permitirá un mejor control operacional, además de proveer un
agua de mejor calidad a los habitantes del municipio.
19
1.6. MARCO TEÓRICO
La optimización de un sistema de tratamiento está definida como el proceso de
diseño para lograr el mejor equilibrio y la compatibilidad entre los componentes del
sistema o incrementar su capacidad o la de sus componentes, aprovechando al
máximo los recursos disponibles3. Por esta razón, para el desarrollo de este
proyecto es necesario tener en cuenta diferentes conceptos.
1.6.1. Planta de Tratamiento de Agua Potable – PTAP
Es una tecnología para purificar el agua para consumo humano, conformada por
unidades y operaciones de tipo hidráulico, químico o biológico, cuyo fin es reducir
la contaminación de características no deseables en el agua cruda para alcanzar
las exigencias legales en cuanto a calidad del agua para consumo.4
1.6.2. Tipos de Plantas de Tratamiento de Agua Potable
Convencionales
Es un sistema de tratamiento integrado que está compuesto por todas las
etapas para la obtención del agua potable como son: coagulación, floculación,
sedimentación, filtración y desinfección. Cada planta se debe diseñar de
acuerdo al análisis de agua y trazabilidad. Si el agua tiene alto contenido de
hierro se requiere un tratamiento de oxidación previo mediante torres de
aireación.
Compactas
Es un sistema integrado de tratamientos en varias etapas donde se incluye
todos los procesos requeridos para obtener el agua potable. Ocupan poco
3 MINISTERIO DE VIVIENDA, CIUDAD Y TERRITORIO. Resolución 0330 de 2017. Reglamento Técnico para
el sector de Agua Potable y Saneamiento Básico - RAS. 4 MALDONADO, W. 2018. Optimización de la planta de tratamiento de agua potable del municipio de Chipatá
- Santander. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Bogotá D.C
20
espacio y se pueden ampliar fácilmente añadiendo módulos de clarificación y
de filtración.
1.6.3. Procesos de purificación del agua
Se tienen en cuenta las definiciones adoptadas por la Resolución 0330 de
2017 para las etapas de purificación.5
Bocatoma: Estructura hidráulica que capta el agua desde una fuente
superficial y la conduce al sistema hidráulico.
Desarenador: Componente destinado a la remoción de las arenas y sólidos
que están en suspensión en el agua, mediante un proceso de
sedimentación.
Aeración: Proceso en el que se produce paso del aire a través del agua con
el objetivo de oxigenarla o de excluir gases o sustancias volátiles.
Coagulación: Aglutinación de las partículas coloidales suspendidas
presentes en el agua, por efecto de cambio de carga eléctrica suscitado por
la adición de coagulantes.
Floculación: Aglutinación de partículas inducida por una agitación lenta de
la suspensión coagulada.
Sedimentación: Proceso por el cual los sólidos suspendidos en el agua se
decantan por gravedad.
Filtración: Proceso mediante el cual se remueven las partículas
suspendidas y coloidales del agua al hacerlas pasar a través de un medio
poroso.
5 MINISTERIO DE VIVIENDA, CIUDAD Y TERRITORIO. Resolución 0330 de 2017. Título 7. Reglamento
Técnico para el sector de Agua Potable y Saneamiento Básico - RAS.
21
Desinfección: Proceso físico o químico que permite la eliminación o
destrucción de los organismos patógenos presentes en el agua.
Almacenamiento: Acción destinada a almacenar un determinado volumen
de agua para cubrir los picos horarios y la demanda contra incendios.
1.6.4. Cascada de Aireación
Los aireadores en cascada dejan caer el agua, en láminas o capas delgadas sobre
uno o más escalones de concreto, donde se produce una pérdida de energía, la
aireación cumple sus objetivos de purificación del agua mediante el arrastre o
barrido de las sustancias volátiles causado por la mezcla turbulenta del agua con
el aire y por proceso de oxidación de metales y gases6. Las funciones más
importantes de la aireación son:
● Transferir el oxígeno al agua para aumentar el oxígeno disuelto.
● Remover gases.
● Oxidar hierro y manganeso.
● Remover compuestos orgánicos volátiles.
● Remover sustancias volátiles que producen olores y sabores en el agua.
1.6.4. Floculación
La floculación se refiere a la aglomeración de partículas coaguladas, que forman
una partícula de mayor tamaño llamada floc. Es el proceso por el cual se
desestabilizan los coloides, se provee una mezcla suave de partículas para
incrementar la tasa de encuentros o colisiones entre ellas sin romper o disturbar
los agregados preformados. La floculación está influenciada por fuerzas químicas
y físicas como la carga eléctrica de las partículas, capacidad de intercambio y
6 CÁRDENAS, A., MEDINA, J. 2017. Diseño y construcción de una planta de tratamiento de agua potable a
escala para el laboratorio de hidráulica de la universidad Santo Tomás. Universidad Santo Tomás. Bogotá D.C
22
concentración del flóculo, pH, temperatura del agua, y concentración de
electrolitos.7
1.6.5. Sedimentación
Los sedimentadores remueven las partículas, previamente coaguladas y
floculadas, por medio de la fuerza de gravedad. La sedimentación se puede dar de
diferentes formas, según la naturaleza de los sólidos. En los tipos de sólidos se
encuentran las partículas discretas, estas no cambian su tamaño, forma o peso
cuando se están sedimentando; las partículas floculentas y precipitantes en las
cuales la densidad y el volumen cambia cuando se produce el choque entre estas
a medida que se sedimentan.8
1.6.6. Tipos de filtros para potabilización
El objetivo de la filtración es separar las partículas que no han sido retenidos en
los procesos anteriores del tratamiento, que es de aproximadamente del 10%, por
otro lado, impide la interferencia de la turbiedad con la desinfección.9
Tabla 1. Tipos de filtros.
SEGÚN
VELOCIDAD DE
FILTRACIÓN
SEGÚN MEDIO
FILTRANTE
SEGÚN EL
SENTIDO DE
FLUJO
SEGÚN LA CARGA
SOBRE EL LECHO
Rápidos
Arena, antracita,
mixtos (arena y
antracita), mixtos
(arena, antracita y
granate)
Ascendentes,
descendentes, flujo
mixto
Por gravedad, por
presión
Lentos Arena
Descendentes,
ascendentes,
horizontal
Por gravedad, por
presión
Fuente: Adaptado de: CÁRDENAS J., CASAS J. 2017.
7 ROJAS, R. 2000. Purificación del agua. Bogotá D.C.
8 CPARDENAS. Op. Cit.
9 ROMERO, J. 2009. Purificación del agua: Filtración. Escuela Colombiana de Ingeniería. Bogotá D.C
23
Medios filtrantes
Existen muchos tipos de medios filtrantes, como son: arena sílica, zeolitas,
antracitas, etc. los cuales producen resultados satisfactorios en la filtración del
agua y pueden usarse en diversos tamaños y alturas de cama. Las condiciones
del agua a tratar son las que indican qué tipo y cantidad de medio filtrante debe
usarse en el tratamiento. La filtración es función tanto del tamaño del medio
filtrante como de la altura de la cama. Los tratamientos de agua pueden utilizar
filtros de camas simples, un solo medio filtrante dual o múltiple.10
10
PANACHLOR. 2017. Agua potable, aguas residuales, filtración y minerales.
24
1.7. ESTADO DEL ARTE
Informe sobre el estado de los recursos naturales y del ambiente en el
departamento de Boyacá (2012 - 2013) - Contraloría General de
Boyacá.11
El objetivo de este informe es analizar la gestión de las políticas públicas respecto
a los recursos naturales y el ambiente, realizado por las entidades territoriales del
departamento de Boyacá, donde se enmarca la gestión ambiental de 122
municipios sujetos de control por la Contraloría General de Boyacá. En este
informe se incluye un análisis detallado del estado actual de las Plantas de
Tratamiento de Agua Potable de cada municipio.
En el segundo capítulo se realiza el análisis de los resultados de la vigilancia de la
calidad del agua para el consumo humano en los municipios de Boyacá, donde el
municipio de Moniquirá para el casco urbano cuenta con un IRCA de 2,73%
ubicándolo en la clasificación “Sin riesgo”, por otro lado el IRCA para el casco rural
del municipio de Moniquirá tiene un valor de 80,44% obteniendo la clasificación de
“Inviable Sanitariamente”. Finalmente se recomienda atención y vigilancia para
tomar acciones urgentes y alcanzar un IRCA sin riesgo a corto plazo.
Evaluación técnico-económica de la Planta de Tratamiento de Agua
Potable del municipio de Moniquirá - Julie Katerine Rodríguez
Guerrero.12
En este estudio realizado para la escuela de Ingeniería Química de la Universidad
Industrial de Santander, se elaboró una evaluación técnico-económica de la planta
de tratamiento de agua potable con el fin de plantear posibles soluciones para la
optimización del proceso de potabilización de agua y garantizar la calidad de la
11
AGUILAR, V. (2013). Informe sobre el estado de los recursos naturales y del ambiente en el departamento
de Boyacá (2012 - 2013). Contraloría General de Boyacá. 12
RODRÍGUEZ, J. 2007. Evaluación técnico-económica de la planta de tratamiento de agua potable del
municipio de Moniquirá. Universidad Industrial de Santander. Escuela de Ingeniería Química. Bucaramanga.
25
misma. En este proyecto se realizó inicialmente un diagnóstico de la planta de
tratamiento, posteriormente se desarrollaron pruebas de tratabilidad, en las que se
analizaron diferentes variables que intervienen en los procedimientos de
potabilización a fin de optimizarlos, principalmente en las etapas de coagulación y
floculación.
Por último se formuló un plan de mejoramiento donde se tienen en cuenta diversas
estrategias como: capacitación del personal, jornadas de mantenimiento
estructural de la planta, limpieza y desinfección, se hace una especial
recomendación para el sistema de filtración donde se indica que los filtros tienen
un nivel bajo de eficiencia a pesar del mantenimiento realizado al lecho filtrante.
Optimización de la Planta de Tratamiento de Agua Potable del
municipio de Chipatá (Santander) - William Gustavo Maldonado
Pinzón.13
En este proyecto se propuso la optimización de la PTAP del municipio de Chipatá,
donde inicialmente se realizó un diagnóstico dentro de la planta observando el
estado y funcionamiento de las unidades que la componen. Mediante la
recolección de información y análisis de equipos y unidades de tratamiento se
determinó el diagnóstico actual de la planta. En el diagnóstico del proceso se
identificó el estado de la estructura física de la PTAP, la cual es de tipo hidráulico
convencional, donde se analiza el periodo de diseño y la población de diseño
usados en los cálculos teóricos, en la descripción de las unidades del tren de
tratamiento en su mayoría se describen en estado físico bueno, resaltando las
características operacionales, las cuales en su mayoría no se están realizando por
personal certificado. Por último, se realizaron las recomendaciones para la
optimización de la planta y su mejoramiento.
13
MALDONADO, W. 2018. Optimización de la planta de tratamiento de agua potable del municipio de Chipatá
(Santander). Universidad Francisco José de Caldas. Bogotá D.C
26
Diseño del plan de optimización de la Planta de Tratamiento de Agua
Potable de la vereda El Tobal, Subachoque - David Camilo Quiñones,
Giselle Camila Rojas.14
En este estudio se indicó que la planta de tratamiento de la vereda El Tobal detuvo
su funcionamiento por falta de recursos económicos para el año 2011, por esta
razón la estructura de la planta se ha deteriorado, por lo tanto se propone el plan
de optimización operativo y estructural para la planta de esta vereda, se
encontraron puntos clave en el estudio, los cuales fueron el aireador y el filtro.
Para el diagnóstico y evaluación del sistema de tratamiento se realizaron los
cálculos de diseño teniendo en cuenta la proyección usada para su construcción,
puesto que la empresa prestadora del servicio no contaba con los cálculos de
diseño de la planta, este resultado se contrastó con las condiciones actuales de
operación de la planta, para así replantear un diseño de optimización en los
aspectos críticos de funcionamiento.
Propuesta para el mejoramiento de la Planta de Tratamiento de Agua
Potable del municipio de Bituima, Cundinamarca - Sandra Milena
Sánchez, María Paula Peña.15
En el desarrollo de este proyecto se propone el mejoramiento de la planta de
tratamiento de agua potable del municipio de Bituima, a través de un diagnóstico,
diseños de alternativas y evaluación de las mismas. En este proyecto se realizó
una inspección de la ptap, teniendo en cuenta los cálculos y diseños iniciales,
según la información técnica recopilada. Se realizaron pruebas hidráulicas para
evaluar el funcionamiento de las unidades que componen el tratamiento, por otro
lado, se realizaron muestreos y caracterizaciones físico químicas del afluente e
identificar los problemas de construcción y operación. Dentro de los resultados del
diagnóstico se evidenció que se capta más agua de lo establecido en la
concesión, por otro lado, se obtuvieron buenos resultados de la fuente de agua y
14
QUIÑONES, D., ROJAS, G. 2017. Diseño del plan de optimización de la planta de tratamiento de agua
potable de la vereda El Tobal, Subachoque. Universidad Santo Tomás. Bogotá D.C. 15
SÁNCHEZ, S., PEÑA, M. 2011. Propuesta para el mejoramiento de la planta de tratamiento de agua potable del municipio de Bituima, Cundinamarca. Universidad de La Salle. Bogotá D.C.
27
se indica que se requiere un tratamiento que incluya desinfección principalmente.
Por último se detectaron problemas de operación, ya que no hay presencia
constante de operarios y las unidades funcionan por temporadas, por otro lado no
hay una aplicación correcta de los químicos requeridos en el proceso.
Diagnóstico del sistema operativo de la Planta de Tratamiento de Agua
Potable Guacavía en el municipio de Cumaral, Departamento del Meta -
Juan Camilo Loaiza Soto.16
El objetivo de este estudio fue realizar un diagnóstico del sistema operativo de la
PTAP Guacavia en el municipio de Cumaral, con el propósito de identificar cuáles
son los procesos unitarios ineficientes. Para el desarrollo de este proyecto se
evaluaron los diseños hidráulicos teóricos y reales en la PTAP, donde se
contrastaron las condiciones hidráulicas reales de la operación respecto a la
normatividad. Se realizó un diagnóstico de los procesos unitarios y el estado de
los equipos de la PTAP, analizando la situación actual del sistema de tratamiento,
evaluando el diseño conceptual junto con los parámetros hidráulicos de cada
etapa, por último se analizó los parámetros físico químicos respecto a la
resolución 2115 de 2017 y así plantear alternativas de mejoramiento.
16
LOAIZA, S. 2018. Diagnóstico del sistema operativo de la Planta de Tratamiento de Agua Potable Guacavía en el municipio de Cumaral, Departamento del Meta. Facultad de Ingeniería. Universidad Santo Tomás.
28
1.8. MARCO LEGAL
Constitución Política de Colombia
Fue expedida en el año 1991 y en sus artículos 366, 367 y 370 habla sobre la
prestación del servicio público de agua potable y del papel del estado en la
consecución de una buena calidad, cobertura, calidad y financiación como ente
administrativo y de control.17
Resolución 2115 de 2007
Fue expedida por el ministerio de Ambiente, vivienda y desarrollo territorial y es
por medio de la cual se señalan las características, instrumentos básicos y
frecuencias del sistema de control de la calidad del agua para el consumo
humano.18
Resolución 0330 de 2017
Fue expedida por el ministerio de vivienda, ciudad y territorio y su capítulo 3 está
dirigido a todo lo concerniente a sistemas de potabilización de aguas como los
estudios y diseños de un sistema de potabilización con el fin de cumplir los
requisitos mínimos de calidad del agua para consumo suministrada a la
comunidad.19
Decreto 1575 de 2007
Fue expedido por el ministerio de protección social y es por el cual se establece el
sistema para la protección y control de la calidad del agua para el consumo
humano.20
17
PRESIDENCIA DE LA REPÚBLICA, 1991. Constitución Política de Colombia. 18
REPÚBLICA DE COLOMBIA. Ministerio de la Protección Social y Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. Bogotá, D.C., junio de 2007. 19
República de Colombia. Ministerio de Vivienda, Ciudad y territorio. Resolución número 0330, 08 de junio de 2017. 20
República de Colombia. Congreso de Colombia. Ley 99 de 1993. (diciembre 22 de 1993)
29
Resolución 240 de 2004
Por la cual se definen las bases para el cálculo de la depreciación y se establece
la tarifa mínima de la tasa por utilización de aguas.
Ley 99 de 1993
Por la cual se crea el ministerio de medio ambiente y el sistema nacional
ambiental SINA y se reorganiza el sector público encargado del manejo del medio
ambiente.21
Decreto Ley 2811 de 1974
Código Nacional de los Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio
Ambiente. Reglamenta el uso y calidad del agua, los cauces, el dominio del agua y
las cuencas hidrográficas y su ordenación.22
21
REPÚBLICA DE COLOMBIA. Congreso de Colombia. Ley 99 de 1993. (diciembre 22 de 1993) 22
REPÚBLICA DE COLOMBIA. Decreto 2811 de 1974. (diciembre 18 de 1974)
30
CAPÍTULO II
INFORMACIÓN GENERAL
Para realizar el correcto diagnóstico de la planta de tratamiento del municipio de
Moniquirá es necesario conocer las características físicas del municipio y su
estructura poblacional, con el fin de conocer el crecimiento población y determinar
las necesidades de agua potable actuales y futuras del municipio.
Se obtuvo la información del municipio y su población en el PBOT vigente,
además se tomó la información suministrada por el DANE sobre censos
poblacionales de diferentes años para realizar la proyección de población, esta se
realizó a partir del formato de proyección proporcionada por CORPOBOYACÁ. Por
último se realizó el cálculo de las necesidades de agua potable teniendo en cuenta
las características del municipio y tomando como referencia la Resolución 0330 de
2017.
2.1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
El área del municipio de Moniquirá se define por la división político administrativa
del Departamento de Boyacá, a nivel provincial comparte su territorio con los
municipios de San José de Pare hacia el Norte, al oriente con Togüí y Arcabuco
(Departamento de Boyacá) y Gámbita (Departamento de Santander), al occidente
con los municipios de Puente Nacional y Barbosa en el departamento de
Santander, y al sur con Santa Sofía y Gachantivá. El municipio de Moniquirá se
integra al sistema de ciudades de la provincia de Ricaurte del Departamento de
Boyacá.
Según el PBOT23 la provincia de Ricaurte está conformada por los municipios de
Santana, Chitaraque, San José de Pare, Togüi, Moniquirá, Arcabuco, Gachantivá,
Santa Sofía, Villa de Leyva, Sutamarchán, Ráquira, Sáchica y Tinjacá. A pesar de
conformar una unidad administrativa provincial, operan en dos unidades 23
ALCALDÍA MUNICIPAL DE MONIQUIRÁ BOYACÁ. Plan Básico de Ordenamiento Territorial Moniquirá
Boyacá 2003 – 2013. Capítulo II: Caracterización de la Estructura Ambiental Regional. p. 2.
31
autónomas, denominadas Ricaurte Alto, que se conforma por Villa de Leyva,
Gachantivá, Santa Sofía, Sutamarchán, Sáchica, Tinjacá y Ráquira, por otro lado,
se denomina Ricaurte Bajo al vínculo entre los municipios de Santana, Chitaraque,
San José de Pare, Togüi, Arcabuco y Moniquirá.
El municipio de Moniquirá está situado a 5°32’51” N y a 73°34’45” O, a 56 Km de
la ciudad de Tunja. El área total del municipio es de 218 Km2 que se encuentran
entre los 1700 m.s.n.m. La temperatura promedio en el transcurso del año varía de
11°C a 24°C.
El comportamiento espacial y temporal de la precipitación se ve afectado
principalmente por la influencia de la ZCIT y en menor grado, por movimientos
convectivos de masas de aire locales que originan nubosidad y precipitación.
Teniendo en cuenta la información de la estación meteorológica del IDEAM, el
PBOT del municipio de Moniquirá presenta que en los meses de abril, mayo,
septiembre, octubre y noviembre son los meses donde se presentan lluvias de alta
intensidad de precipitación con mayor frecuencia en el año; por otro lado, los
meses con menor intensidad de precipitación son enero y febrero.
Figura 2: Ubicación del municipio de Moniquirá.
Fuente: ALCALDÍA DE MONIQUIRÁ. Ubicación de Moniquirá en el mapa de Boyacá.
Instituto para la cultura, el turismo, el deporte y la recreación de Moniquirá.
32
2.2. ESTRUCTURA POBLACIONAL
Para el año 1997, la provincia de Ricaurte Bajo contaba con una población de
1’344.857 habitantes, donde Moniquirá representa el municipio con mayor
densidad poblacional, para una extensión de 218 Km2 y 23.473 habitantes, su
densidad poblacional era de 108 hab/Km2. Las estadísticas para el año 2002
muestran que el municipio de Moniquirá fue el único municipio de la provincia que
aumentó su densidad poblacional, con un valor de 110 hab/Km2, mientras que los
otros municipios presentaron reducciones. 24
Con base en la información presentada por el DANE para el censo del año 2005,
la población proyectada de Moniquirá para el año 2019 es de 21.182 habitantes,
repartidos en 10.715 habitantes en la cabecera municipal (50,58%) y 10.467
habitantes en el resto del municipio (49,41%). 25
Tabla 2: Distribución de población proyectada, Moniquirá 2019.
ÁREA HABITANTES %
Urbana 10.715 50,58%
Resto 10.467 49,41%
Total 21.182 100%
Fuente: DANE, proyección de municipios (2005 – 2020)
24 ALCALDÍA MUNICIPAL DE MONIQUIRÁ BOYACÁ. Plan Básico de Ordenamiento Territorial Moniquirá
Boyacá 2003 – 2013. Capítulo III: Componente demográfico. p. 3. 25 DANE. (2005). Proyecciones de población municipales por área (2005 – 2020).
33
2.2.1. Sectores económicos del Municipio
De acuerdo a la información que se presenta en el Plan Básico de Ordenamiento
Territorial del municipio de Moniquirá vigente (2003 – 2013), del total de la
población del municipio de Moniquirá, un 64,81% se encuentra en edad de
trabajar, lo que muestra una alta participación de la población en la franja de
jóvenes, aunque supone la exclusión de la población en edad escolar (3 a 18
años) se ve expandida por las escasas condiciones de ingreso familiar, que
motivan a la deserción escolar y ejerce presión sobre los jóvenes para ingresar al
mercado laboral. La población en edad de trabajar según la información que se
registra en el PBOT, es de 15.433 habitantes, de la cual se registró una tasa de
60,38% de participación (12.308 habitantes) en la población económicamente
activa para el año 2002.
La tasa total de desempleo para el año 2002 se registró en un porcentaje de
23,06%, que para ese entonces se ubicó sobre el promedio nacional (14,1% para
julio de 2003). Actualmente, Boyacá es uno de los departamentos con menor tasa
de desempleo, de acuerdo a lo reportado por el DANE26 la tasa de desempleo en
Boyacá para el 2018 fue de 7,4%, por debajo del promedio nacional que fue de
9,7%.
El estudio regional formulado por el SENA27 para el departamento de Boyacá para
el año 1996, muestra que el 87,1% del empleo de la provincia de Ricaurte se
concentra en el sector agropecuario.
En el municipio de Moniquirá, la producción más representativa se encuentra en el
sector agrícola, según las evaluaciones agropecuarias del año 2001.28 En la
siguiente tabla se observan el número de productores según el sector agrícola
para el año 2001.
26
DANE. (2019). Mercado laboral por departamentos del año 2018, boletín técnico. Bogotá D.C. p. 23. 27
SENA. 1996. Estudio Regional de empleo en la provincia Ricaurte. 28
ALCALDÍA MUNICIPAL DE MONIQUIRÁ Boyacá. Plan Básico de Ordenamiento Territorial Moniquirá
Boyacá 2003 – 2013. Capítulo V: Subdimensión económica. p. 32.
34
Tabla 3: Producción agrícola del municipio de Moniquirá por sectores.
PRODUCTO PRODUCTORES
Café 2.100
Caña de miel 600
Caña panelera 500
Guayaba 1.200
Mora 200
Plátano 2.100
TOTAL 6.700
Fuente: ALCALDÍA DE MONIQUIRÁ, PBOT (2003 – 2013).
En Moniquirá, la población rural está vinculada a actividades agrícolas y
pecuarias, del total de la población económicamente activa en este sector (8.359
habitantes registrados para el año 2002) el 68% se encuentra realizando labores
agrícolas, sin embargo, estas actividades en su mayoría se desarrollan en torno a
la producción familiar de autoconsumo.
El empleo urbano en el municipio se localiza principalmente en actividades
comerciales y de servicio, donde predominan las industrias de bocadillo y
derivados lácteos con establecimientos de menor escala que surten el mercado
local, algunos establecimientos para la producción de ornamentación y productos
de construcción, por otro lado, existen microempresas o unidades económicas de
carácter familiar. El sector comercial es el que mayor número de establecimientos
presenta con respecto a los demás sectores de actividades económicas urbanas.
35
Teniendo en cuenta la información presente en el PBOT29 del municipio, las
actividades comerciales según ramas de actividad registradas en la Cámara de
Comercio de Tunja, para el año 2002 son las siguientes:
Tabla 4: Actividades económicas según ramas de actividad.
ACTIVIDAD N° DE
ESTABLECIMIENTOS
Expendio de víveres al
detal 84
Venta de textiles y
vestuario 26
Miscelánea 10
Venta de productos
agropecuarios 10
Consumo de licores 7
Drogas y cosméticos 7
Expendio de carnes y
verduras 5
Papelerías 5
Expendio de víveres al
por mayor 4
Venta de repuestos 4
Venta de materiales para
construcción 4
Alquiler de videojuegos 2
Venta de
electrodomésticos 2
Almacén de productos 1
Vidrierías 1
TOTAL 172
Fuente: Cámara de Comercio de Tunja, 2002.
La mayor parte de estos establecimientos son destinados a cubrir la demanda de
bienes de consumo final y básicos de la canasta familiar, algunos negocios
29
ALCALDÍA MUNICIPAL DE MONIQUIRÁ Boyacá. Plan Básico de Ordenamiento Territorial Moniquirá
Boyacá 2003 – 2013. Capítulo V: Subdimensión económica. p. 27.
36
desaparecen rápidamente y por otro lado, algunas actividades de comercio
transitorio aparecen en épocas de turismo o festividades.
2.2.2. Análisis Poblacional
La estimación se realizó a partir de la información del número de habitantes de los
censos realizados a nivel nacional, especialmente de la zona urbana del
municipio, que se abastece por la planta de tratamiento de agua potable30.
Tabla 5: Censos población urbana, Moniquirá.
AÑO Población
(hab)
1964 4.882
1973 6.680
1985 7.908
1993 7.972
2005 10.006
Fuente: DANE, Censos (1964 – 2005).
Figura 3: Crecimiento de población urbana, Moniquirá.
Fuente: Autora
30
DANE. Censo Nacional de Población y Vivienda. (1964 – 2005).
37
De acuerdo a la Resolución 0330 de 2017, por la cual se adopta el Reglamento
Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS, se
establece en el Título 2, Capítulo 1, Artículo 40 que para todos los componentes
de los sistemas de acueducto, alcantarillado y aseo, se adopta como periodo de
diseño 25 años. Por lo anterior, las proyecciones de población se presentan cada
5 años, desde el año 2019 hasta el 2044. Se tienen en cuenta los siguientes datos
iniciales para cada método de proyección:
Tabla 6: Censos poblacionales, Moniquirá.
CENSO POBLACIÓN
(Cabecera)
1985 7.908
1993 7.972
2005 10.006
Fuente: DANE.
2.2.3. Proyección lineal de la población
El método aritmético supone un crecimiento vegetativo balanceado por la
mortalidad y la emigración. La ecuación para calcular la población proyectada es
la siguiente:
Para calcular el valor de K, se toma el valor del último censo y el del censo inicial,
como se muestra a continuación:
Dónde:
38
En la siguiente tabla se muestran los datos obtenidos para el análisis poblacional
de la cabecera municipal en el municipio de Moniquirá aplicando el método
aritmético.
Tabla 7: Tasa de crecimiento calculada.
K" K"prom
89 8,0
169,5
Fuente: Autora.
Tabla 8: Proyección de población, método aritmético.
AÑO POBLACIÓN
(Hab)
2019 11.249
2024 11.692
2029 12.136
2034 12.580
2039 13.024
2044 13.467
Fuente: Autora.
2.2.4. Proyección método geométrico
Este método es útil en poblaciones que muestran importante actividad económica,
que genera un apreciable desarrollo y que poseen importantes áreas de
expansión, las cuales pueden ser dotadas de servicios públicos. La ecuación que
se emplea es:
39
Donde r es la tasa de crecimiento anual en forma decimal y las demás variables se
definen igual que el método anteriormente mencionado. La tasa de crecimiento
anual se calcula de la siguiente manera:
(
)
En la siguiente tabla se presentan los valores de la población proyectada por el
método geométrico:
Tabla 9: Tasa de crecimiento.
R rprom
0,0101 0,00101
0,01912
Fuente: Autora
Tabla 10: Proyección de población, método geométrico.
AÑO POBLACIÓN
(Hab)
2019 11.512
2024 12.103
2029 12.724
2034 13.377
40
2039 14.064
2044 14.786
Fuente: Autora
2.2.5. Proyección método exponencial
Para este método se requiere conocer por lo menos tres censos para determinar
el promedio de la tasa de crecimiento de la población. Se recomienda su
aplicación a poblaciones que muestren apreciable desarrollo y posean abundantes
áreas de expansión. La ecuación empleada es la siguiente:
Donde k es la tasa de crecimiento de la población, la cual se calcula como el
promedio de las tasas calculadas para cada censo, así:
Dónde:
Tabla 11: Tasa de crecimiento.
K Kprom
0,0100 0,0010
0,0189
Fuente: Autora.
41
Tabla 12: Proyección de población, método exponencial.
AÑO POBLACIÓN
(Hab)
2019 11.505
2024 12.093
2029 12.712
2034 13.362
2039 14.045
2044 14.763
Fuente: Autora.
En la siguiente tabla se evidencian los resultados obtenidos:
Tabla 13: Resultados proyecciones de población.
AÑO MÉTODO
ARITMÉTICO
MÉTODO
GEOMÉTRICO
MÉTODO
EXPONENCIAL PROMEDIO
2019 11.249 11.512 11.505 11.422
2024 11.692 12.103 12.093 11.963
2029 12.136 12.724 12.712 12.524
2034 12.580 13.377 13.362 13.106
2039 13.024 14.064 14.045 13.711
2044 13.467 14.786 14.763 14.339
Fuente: Autora
42
Figura 4: Gráfica proyecciones de población.
Fuente: Autora.
2.3. DETERMINACIÓN DE LAS NECESIDADES DE AGUA POTABLE
La Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P. no cuenta con datos
confiables sobre el consumo real de agua que se genera en la población, por lo
anterior el cálculo de la dotación neta se hizo según la Tabla 1. Dotación neta
máxima por habitante según la altura sobre el nivel del mar de la zona atendida de
la Resolución 0330 de 2017 (RAS). Para el municipio de Moniquirá la dotación
neta corresponde a 130 litros por habitante al día (130 L/hab*día), pues se
encuentra a una altura entre 1000 – 2000 m.s.n.m.
Con base en la dotación neta, se pudo proyectar la dotación bruta, la cual tiene en
cuenta las pérdidas técnicas máximas en todos los componentes del sistema,
teniendo en cuenta la Resolución 0330 de 2017, Artículo 44, se asumió como
43
porcentaje de pérdidas técnicas máximas el valor de %p=25%. Para determinar la
dotación bruta se utiliza la siguiente expresión:
Por lo tanto la dotación bruta corresponde a 173 L/Hab*día.
Para determinar la demanda de caudal, para el periodo de diseño (1981), periodo
actual y proyección, se debe calcular el caudal medio diario (Qmd), el caudal
máximo diario (QMD) y el caudal máximo horario (QMH), mediante las siguientes
expresiones:
Dónde:
(
)
Caudal medio diario:
44
Caudal máximo diario:
Caudal máximo horario:
45
2.4. NORMATIVIDAD APLICABLE
Resolución 0330/2017 – Reglamento Técnico para el Sector de Agua
Potable y Saneamiento Básico – RAS31.
En el Título II se incluyen los requisitos, parámetros y procedimientos técnicos
mínimos que obligatoriamente deben reunir los diferentes procesos involucrados
en la planeación, diseño, construcción, supervisión técnica, puesta en marcha,
operación y mantenimiento de los sistemas de acueducto, alcantarillado y/o aseo
que se desarrollen, para garantizar su estabilidad, durabilidad, funcionalidad,
calidad, eficiencia, sostenibilidad y redundancia.
Tabla 14: Contenido Título II, RAS 2017.
CONTENIDO CAPÍTULO
Aspectos Generales C.1
Sistemas de Acueducto C.2
Sistemas de
Potabilización de Aguas C.3
Fuente: Resolución 0330/2017 – RAS 2017.
En el Título II, Capítulo 332 se encuentra la información referente al desarrollo de
estudios y diseños de los componentes de un sistema de potabilización de agua
para la construcción de obras nuevas, o a la rehabilitación, expansión y/u
optimización de obras existentes, destinadas a cumplir los requerimientos mínimos
de calidad para el agua de consumo suministrada a la comunidad.
31
MINISTERIO DE VIVIENDA, CIUDAD Y TERRITORIO. Resolución 0330 de 2017. Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS. Título II: Requisitos Técnicos. p. 31. 32
Ibid. p. 33.
46
Tabla 15: Contenido Título II, Capítulo 3, RAS 2017.
CONTENIDO SECCIÓN
Consideraciones Técnicas Generales
de los Sistemas de Potabilización de
Aguas.
S.1
Caracterización y Tratabilidad del Agua
Cruda S.2
Tecnologías y Procesos Unitarios de
Tratamiento. S.3
Gestión de Subproductos de la
Potabilización. S.4
Instalaciones Complementarias para
Sistemas de Potabilización S.5
Puesta en marcha, Operación y
Mantenimiento de Sistemas de
Potabilización.
S.6
Fuente: Resolución 0330/2017 – RAS 2017.
Decreto 1575 de 200733 Establece el Sistema para la Protección y Control
de la Calidad del Agua para Consumo Humano.
Se dispone:
Tabla 16: Contenido Decreto 1575 de 2007.
CONTENIDO CAPÍTULO
Disposiciones generales. I
Características y criterios de la calidad del agua para
consumo humano. II
33
MINISTERIO DE LA PROTECCIÓN SOCIAL. Decreto 1575 de 2007. Sistema para la Protección y Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano. p. 1
47
Responsables del control y vigilancia para garantizar la
calidad del agua para consumo humano. III
Instrumentos básicos para garantizar la calidad del agua
para consumo humano. IV
Procesos básicos del control y la vigilancia para garantizar
la calidad del agua. V
Disposiciones comunes. VI
Disposiciones finales. VII
Fuente: Decreto 1575 de 2007.
Resolución 2115 de 200734 Se señalan las características, instrumentos
básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del
agua para consumo humano.
Se presenta de manera explícita y detallada los límites permisibles en cuanto al
contenido de cada una de las propiedades tanto físicas como químicas y
microbiológicas que ha de contener el agua al momento de ser distribuida para el
consumo humano, de igual forma se hacen algunas estipulaciones en cuanto al
mantenimiento y la operación de la planta de tratamiento de agua potable.
Características físicas35
Tabla 17: Características físicas.
Características 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
Conductividad Microsiemens/cm 1000
pH Unidades de pH 6,5 – 9
34
MINISTERIO DE LA PROTECCIÓN SOCIAL Y DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRTORIAL. Resolución 21125 de 2007. p.1. 35
Ibid. p.2.
48
Fuente: Resolución 2115/2007.
Características químicas que tienen efecto adverso en la salud humana36
Tabla 18: Características químicas con reconocido efecto adverso a la salud humana.
Elemento Expresados como Valor máximo aceptable
(mg/L)
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 total 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: Resolución 2115 de 2007.
Características químicas con implicaciones sobre la salud
Tabla 19: Características químicas con implicaciones sobre la salud.
Elementos, compuestos
químicos y mezclas de
compuestos que tienen
implicaciones sobre la salud
humana
Expresados como Valor máximo aceptable
(mg/L)
Carbono Orgánico Total COT 5,0
Nitritos NO2- 0,1
Nitratos NO3- 10
Fluoruros F- 1,0
Fuente: Resolución 2115 de 2007.
36
Ibid. p.3.
49
Características químicas que tienen mayores consecuencias económicas e
indirectas sobre la salud humana37
Tabla 20: Características químicas con mayores consecuencias económicas e indirectas sobre la salud humana.
Elementos y compuestos
químicos que tienen
implicaciones de tipo
económico
Expresadas como
Valor máximo aceptable
(mg/L)
Calcio Ca 60
Alcalinidad Total CaCO3 200
Cloruros Cl- 250
Aluminio Al3+ 0,2
Dureza Total CaCO3 300
Hierro Total Fe 0,3
Magnesio Mg 36
Manganeso Mn 0,1
Molibdeno Mo 0,07
Sulfatos SO42- 250
Zinc Zn 3
Fosfatos PO42- 0,5
Fuente: Resolución 2115 de 2007
Características microbiológicas38
Tabla 21: Características microbiológicas.
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 microorganismo en
100 cm3
0 microorganismo en
100 cm3
Presencia – Ausencia Ausencia de 100 cm3 Ausencia de 100 cm3
Fuente: Resolución 2115 de 2007
37
Ibid. p.4 38
Ibid. p.6.
50
CAPÍTULO III DIAGNÓSTICO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO
El diagnóstico hidráulico y operacional de la PTAP del municipio de Moniquirá se
realizó con base en los parámetros de diseño y operación establecidos en la
Resolución 0330 de 2017 y con las características del agua potable establecidas
en la Resolución 2115 de 2007.
La presente información fue recopilada de los archivos de la Empresa de Servicios
Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P. y por mediciones realizadas como parte de este
proyecto.
Al no contar con una memoria de cálculos para el desarrollo del proyecto, se
realizaron los cálculos de diseño con las condiciones iniciales del año 1981 (año
de construcción) para cada una de las unidades de la Planta de Tratamiento de
Agua Potable, por otro lado, se realizaron cálculos de diseño de las unidades con
las condiciones actuales para determinar las dimensiones adecuadas para el
tratamiento del caudal actual.
3.1. Descripción general del sistema
La planta de tratamiento de agua potable del municipio de Moniquirá fue diseñada
y construida en el año 1981 para un caudal de 35 L/s. La planta es de tipo
convencional con procesos de: aireación, mezcla rápida, floculación,
sedimentación, filtración y desinfección.
51
Figura 5: Descripción general del sistema.
Fuente: Autora.
3.2. Bocatoma
El agua cruda se capta de la quebrada proveniente de La Serranía El Peligro,
que está a una altura de 2.400 m.s.n.m. lugar declarado como reserva forestal
por la junta directiva del Instituto Nacional de Reservas Naturales.
Figura 6: Bocatoma PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora.
52
Figura 7: Bocatoma PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora
Figura 8: Bocatoma PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora
53
3.3. Desarenadores
El agua cruda se capta y se canaliza pasando por una rejilla hacia dos cámaras,
bifurcando dos tubos de ocho pulgadas (8”) en PVC, los cuales llevan el agua 105
metros más abajo donde están ubicados dos desarenadores. Estos cumplen con
la función de separar agua de hojas, arenas y lodos, los cuales son expulsados
por las compuertas de las válvulas de lavado.
Desarenador 1: Cuenta con 15 metros de largo, 5 metros de ancho y
una profundidad de 2,5 metros, su volumen es de 187,5 m3
Desarenador 2: Cuenta con 10 metros de largo, 2 metros de ancho y
una profundidad de 3 metros, su volumen es de 60 m3.
Posteriormente el agua se conduce a través de las cámaras de salida a la planta
de tratamiento, por medio de una tubería PVC de seis pulgadas (6”), existen nueve
(9) cámaras de quiebre y dieciocho (18) válvulas de fuga o lavado en un recorrido
de 5,2 Km.
Figura 9: Desarenadores PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora
54
Figura 10: Desarenadores PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora.
3.4. Cascada de aireación
Dentro de las instalaciones de la planta se encuentra una cascada de aireación,
donde actualmente entra un caudal de aproximadamente 50 L/s el agua llega a la
planta con un color rojizo debido a la arborización que se encuentra en el
nacimiento de la fuente, por esta razón, la cascada de aireación cumple con la
función de romper hierro, color, turbiedad y aportar mayor oxigenación al agua.
En la cascada de aireación está ubicado un dosificador de hidróxido de sodio para
la estabilización de pH principalmente en época de lluvia donde el pH alcanza un
nivel de 5.5, posteriormente el agua pasa a una cámara de retención donde se
toman muestras de pH del agua ya estabilizada y continuar con el tratamiento.
55
Figura 11: Cascada de aireación PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora.
Se realizaron los cálculos de diseño para la cascada de aireación con las
condiciones del año 1981 y las condiciones de 2019.
Diagnóstico cascada de aireación para el año 1981
Tabla 22: Diagnóstico cascada de aireación, 1981.
PARÁMETRO VALOR DE
REFERENCIA CALCULADO REAL CUMPLIMIENTO
Carga
hidráulica
1200 - 6200
m3/m/d 3000 - -
Altura total
cascada 1,8 – 5 m 1,85 1,95 cumple
Altura del
escalón 0,3 – 0,4 m 0,37 0,85 no cumple
Longitud del
escalón 0,3 – 0,5 m 0,35 0,76 no cumple
Ancho del
escalón - 0,6 0,76 -
56
Número de
escalones 4 – 10 5 3 no cumple
Fuente: Autora
Diagnóstico para el año 2019
Tabla 23: Diagnóstico cascada de aireación, 2019.
PARÁMETRO VALOR DE
REFERENCIA CALCULADO REAL CUMPLIMIENTO
Carga
hidráulica
1200 - 6200
m3/m/d 3000 - -
Altura total
cascada 1,8 – 5 m 1,85 1,95 cumple
Altura del
escalón 0,3 – 0,4 m 0,37 0,85 no cumple
Longitud del
escalón 0,3 – 0,5 m 0,35 0,76 no cumple
Ancho del
escalón - 0,9 0,76 no cumple
Número de
escalones 4 – 10 5 3 no cumple
Fuente: Autora
3.5. Canaleta Parshall
La mezcla rápida se realiza en una Canaleta Parshall de 3” (Ancho de garganta)
construida en concreto, sobre la canaleta existe una unidad de aforo del
coagulante Hidroxicloruro de Aluminio.
57
Figura 12: Canaleta Parshall PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora.
Para el diagnóstico de la Canaleta Parshall, se realizaron los cálculos de diseño
para el año 1981 y para el año 2019, los resultados fueron los siguientes:
Diagnóstico canaleta Parshall para el año 1981
Tabla 24: Diagnóstico canaleta Parshall, 1981.
PARÁMETRO REFERENCIA CALCULADOS DIAGNÓSTICO
Ancho de la garganta 3" y 6" 3" cumple
Caudal 0,85 – 53,8 (L/s) 35 L/s cumple
Gradiente de velocidad 1000 - 2000 s-1 2929,63 no cumple
Tiempo de Retención 60 s 0,38 cumple
Número de Froude 4,5 -– 9 0,23 no cumple
Velocidad del agua en la
garganta > 2 m/s 0,35 no cumple
Profundidad del flujo en la
zona convergente > 35 cm 0,68 cumple
Fuente: Autora
58
Diagnóstico canaleta Parshall para el año 2019
Tabla 25: Diagnóstico canaleta Parshall, 2019.
PARÁMETRO REFERENCIA CALCULADOS DIAGNÓSTICO
Ancho de la garganta 3" y 6" 3" cumple
Caudal 0,85 – 53,8 (L/s) 48 L/s cumple
Gradiente de velocidad 1000 - 2000 s-1 3711,74 no cumple
Tiempo de Retención 60 s 0,29 cumple
Número de Froude 4,5 -– 9 0,19 no cumple
Velocidad del agua en la
garganta > 2 m/s 0,59 no cumple
Profundidad del flujo en la
zona convergente > 35 cm 1,02 cumple
Fuente: Autora
La canaleta Parshall satisface los requerimientos de ancho de garganta, los límites
de caudal, tiempo de retención y profundidad del flujo en la zona convergente. Sin
embargo, no cumple con el gradiente de velocidad, número de Froude y la
velocidad del agua en la garganta, esto sucede tanto para el año 1981 como para
el 2019.
Se realizó una evaluación de la canaleta Parshall con una garganta de 6” para las
condiciones actuales de la Planta de Tratamiento de Agua Potable. Donde se
observa que aunque el gradiente de velocidad no cumple con la norma, se
asemeja a los valores esperados para el diseño.
Tabla 26: Evaluación canaleta Parshall 6", condiciones 2019.
PARÁMETRO REFERENCIA CALCULADOS DIAGNÓSTICO
Ancho de la garganta 3" y 6" 6" cumple
Caudal 1,52 – 110 (L/s) 48 L/s cumple
Gradiente de velocidad 1000 - 2000 s-1 2120,61 no cumple
59
Tiempo de Retención 60 s 0,57 cumple
Número de Froude 4,5 -– 9 0,29 no cumple
Velocidad del agua en la garganta > 2 m/s 0,15 no cumple
Profundidad del flujo en la zona
convergente > 35 cm 0,42 cumple
Fuente: Autora
3.6. Floculadores
La planta de tratamiento cuenta con cuatro floculadores hidráulicos de flujo
horizontal, construidos en concreto, cada uno con tres cámaras de floculación,
con bafles de 5 cm de espesor y pendiente de fondo de 1%.
Floculadores 1 y 2: Ancho: 2,60 m; Largo: 13,9 m; Profundidad: 1,36 m y un
volumen de 49,15 m3. La primera cámara cuenta con 20 bafles de 0,05 m
de espesor y 0,15 m de separación entre bafles y 0,25 m de separación a la
pared. La segunda cámara cuenta con 17 bafles de 0,05 m de espesor y
0,20 m de separación entre bafles y 0,30 m de separación a la pared. La
tercera cámara cuenta con 18 bafles de 0,05 m de espesor, 0,25 m de
separación entre bafles y 0,375 de separación a la pared.
Floculadores 3 y 4: Ancho: 2,50 m; Largo: 14, 28 m (los dos floculadores
cuentan con una variación, la cual se calcula como una hipotenusa de 7,70
m); Profundidad: 1,36 m. La primera cámara cuenta con 20 bafles de 0,05
m de espesor, 0,18 m de separación entre bafles y 0,25 m de separación a
la pared. La segunda cámara cuenta con 12 bafles de 0,05 m de espesor,
0,30 m de separación entre bafles y 0,40m de separación a la pared. Para
la tercera cámara el Folculador N°3 cuenta con 9 bafles de 0,05 m de
espesor, 0,40 m de separación entre bafles y 0,45 m de separación a la
pared. El Floculador N°4 cuenta con 4 bafles de 0,05 m de espesor, 0,40 m
de separación entre bafles y 0,45 m de separación a la pared.
60
Figura 13: Floculadores PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora.
Figura 14: Floculadores PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora.
61
Para el diagnóstico de los floculadores, se realizaron los cálculos de diseño para
las condiciones del año 1981 y 2019.
Diagnóstico floculadores 1 y 2 para el año 1981
Tabla 27: Diagnóstico floculadores 1 y 2, 1981.
PARÁMETRO REFERENCIA CALCULADOS DIAGNÓSTICO
Gradiente de velocidad 10 - 70 s-1 122,62 no cumple
Tiempo de retención 20 - 40 min 25 min cumple
Número adimensional de
Camp 12000 -– 168000 183929,55 no cumple
Pérdida de energía hf + h 2,37 cumple
Pérdida adicional Manning: n=0,013 0,013 cumple
Velocidad del flujo 0,10 - 0,90 m/s 0,20 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 1)
0,45 (cuando se
asume) 0,15 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 2)
0,45 (cuando se
asume) 0,2 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 3)
0,45 (cuando se
asume) 0,25 cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 1) 1,5e 0,25 cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 2) 1,5e 0,3 cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 3) 1,5e 0,375 cumple
Borde libre 25 - 30 cm 25 cm cumple
Fuente: Autora
62
Diagnóstico floculadores N°3 y N°4 para el año 1981
Tabla 28: Diagnóstico floculadores 3 y 4, 1981.
PARÁMETRO REFERENCIA CALCULADOS DIAGNÓSTICO
Gradiente de velocidad 10 - 70 s-1 119,09 no cumple
Tiempo de retención 20 - 40 min 25 min cumple
Número adimensional de
Camp 12000 -– 168000 178634,07 no cumple
Pérdida de energía hf + h 4,67 cumple
Pérdida adicional Manning: n=0,013 0,013 cumple
Velocidad del flujo 0,10 - 0,90 m/s 0,20 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 1)
0,45 (cuando se
asume) 0,18 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 2)
0,45 (cuando se
asume) 0,3 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 3)
0,45 (cuando se
asume) 0,4 cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 1) 1,5e 0,25 cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 2) 1,5e 0,4 no cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 3) 1,5e 0,45 no cumple
Borde libre 25 - 30 cm 25 cm cumple
Fuente: Autora
63
Diagnóstico floculadores N° 1 y 2 para el año 2019
Tabla 29: Diagnóstico floculadores 1 y 2, 2019.
PARÁMETRO REFERENCIA CALCULADOS DIAGNÓSTICO
Gradiente de velocidad 10 - 70 s-1 101,16 no cumple
Tiempo de retención 20 - 40 min 25 min cumple
Número adimensional de
Camp 12000 – 168000 151743,21 cumple
Pérdida de energía hf + h 1,61 cumple
Pérdida adicional Manning: n=0,013 0,013 cumple
Velocidad del flujo 0,10 - 0,90 m/s 0,20 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 1)
0,45 (cuando se
asume) 0,15 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 2)
0,45 (cuando se
asume) 0,2 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 3)
0,45 (cuando se
asume) 0,25 cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 1) 1,5e 0,25 cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 2) 1,5e 0,3 cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 3) 1,5e 0,375 cumple
Borde libre 25 - 30 cm 25 cm cumple
Fuente: Autora
64
Diagnóstico floculadores N° 3 y 4 para el año 2019
Tabla 30: Diagnóstico floculadores 3 y 4, 2019.
PARÁMETRO REFERENCIA CALCULADOS DIAGNÓSTICO
Gradiente de velocidad 10 - 70 s-1 98,04 no cumple
Tiempo de retención 20 - 40 min 25 min cumple
Número adimensional de
Camp 12000 – 168000 147060,04 cumple
Pérdida de energía hf + h 1,51 cumple
Pérdida adicional Manning: n=0,013 0,013 cumple
Velocidad del flujo 0,10 - 0,90 m/s 0,20 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 1)
0,45 (cuando se
asume) 0,18 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 2)
0,45 (cuando se
asume) 0,3 cumple
Separación entre tabiques
(cámara 3)
0,45 (cuando se
asume) 0,4 cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 1) 1,5e 0,25 cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 2) 1,5e 0,4 no cumple
Espaciamiento tabiques -
pared (cámara 3) 1,5e 0,45 no cumple
Borde libre 25 - 30 cm 25 cm cumple
Fuente: Autora.
Los floculadores N° 1 y 2 satisfacen los requerimientos para el tratamiento del
agua, a excepción del gradiente de velocidad que sobrepasa los indicados por la
Resolución 0330 de 2017, los parámetros de separación entre tabiques y
65
espaciamiento tabique – pared cumple con los indicados por la norma. Por otro
lado, los floculadores N° 3 y 4 incumplen en los parámetros de gradiente de
velocidad, esto puede deberse a que el espaciamiento de tabiques – pared
tampoco cumple con lo que indica la Resolución 0330, además, la cámara 3 de
ambos floculadores cuentan con menos tabiques, lo que puede significar un
gradiente de velocidad diferente al requerido.
3.7. Sedimentadores
La planta cuenta con dos sedimentadores estáticos de flujo horizontal, sus
dimensiones son: Longitud: 14,2 m; Ancho: 4,30 m; Profundidad: 3,30 m. Posee
una cortina de distribución con orificios de 4” de diámetro, una pendiente de 5,2%
y una zona destinada para lodos con un volumen aproximado de 37,5 m3.
Figura 15: Sedimentadores PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora.
Para el diagnóstico de los sedimentadores, se realizaron los cálculos de diseño
para las condiciones del año 1981 y 2019.
66
Tabla 31: Parámetros iniciales para diseño de sedimentadores, años 1981 y 2019.
PARÁMETRO INICIALES UNIDAD VALOR
Carga superficial m3/m2*día 30
Tiempo de retención (T) h 2
Relación Longitud/ancho (m) - 3 a 1
Unidad de entrada
radio orificio m 0,0508
Velocidad de entrada (Ve) m/s
0,12 para
caudal 1981
(0,17 para
caudal 2019)
Carga de rebose (Cr) L/s*m 3
Fuente: Autora.
Tabla 32: Diseño de sedimentadores, años 1981 y 2019.
PARÁMETRO UNIDAD VALOR 1981 VALOR 2019
Volumen de sedimentador (V) m3 148,18 214,06
Área Superficial (As) m2 59,27 85,62
Ancho sedimentador (B) M 4,4 5,3
Longitud sedimentador (L) M 13,2 15,9
Altura lámina de agua (h) M 2,5 2,5
Borde Libre (asumido) M 0,3 0,3
Altura Almacenamiento lodos M 0,5 0,5
Altura sedimentador M 3,3 3,3
Velocidad horizontal (Vh) cm/s 0,03472 0,03472
67
Área total orificios m2 0,172 0,175
Área de un orificio (redondo) m2 0,0081 0,0081
Número de orificios Un 21 22
Longitud vertedero rebose M 6,86 9,91
Fuente: Autora.
Los sedimentadores diseñados en el año 1981 cumplían los requerimientos para
el tratamiento del caudal inicial, pero al realizar los cálculos de diseño para las
condiciones actuales y el caudal actual tratado por la planta, se observó que
cumple el parámetro que indica la norma respecto al número de sedimentadores
(mínimo 2), por otro lado, las dimensiones de los sedimentadores aumentan, esto
significa que la sedimentación dentro del proceso no se está efectuando de forma
correcta, ya que al poseer las dimensiones para el caudal anterior no permite un
proceso adecuado de decantación.
3.8. Filtros
La planta cuenta con cuatro (4) filtros rápidos, con lechos de: grava, arena y
antracita, estos filtros funcionan de forma descendente por gravedad y se realizan
retrolavados para su constante limpieza.
Figura 16: Filtros PTAP Moniquirá.
68
Fuente: Autora.
Figura 17: Filtros PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora.
El diagnóstico de estas unidades se realizó a partir de parámetros presentados
para el tratamiento de aguas por el Ing. Jorge Arturo Pérez39
Diagnóstico filtros para el año 1981
Tabla 33: Parámetros iniciales para diseño de filtros, año 1981.
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
Tasa de filtración m3/m2*d 180
Velocidad lavado Vb m/min 0,6
Relación aspecto Cuadrado 1
Tiempo retención h 24
Altura canaleta lavado sin BL m 0,15
Altura canaleta lavado con BL m 0,25
Número de filtros 4
Fuente: Autora.
39
PÉREZ, Jorge. Tratamiento de Aguas. Capítulo IV: Filtración. Facultad de Minas. Universidad Nacional
69
Tabla 34: Diseño de filtros, año 1981.
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
Area total filtros m2 9,88
Area cada filtro m2 2,47
Caudal cada filtro m3/d 444,53
Ancho cada filtro m 1,571
Ancho cada filtro m 2
Largo cada filtro m 2
Ancho canaleta lavado m 0,250
Fuente: Autora.
Tabla 35: Diseño de filtros, año 1981.
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
Altura lecho antracita m 0,45
Altura lecho arena m 0,2
Altura lecho grava m 0,5
Borde libre tanque m 0,3
Altura falso fondo m 0,4
Altura lámina de agua m 2,5
Altura total del tanque m 4,35
Tasa de filtración m/s 0,002
Fuente: Autora.
70
Diagnóstico filtros para el año 2019
Tabla 36. Parámetros de diseño de filtros, año 2019.
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
Tasa de filtración m3/m2*d 180
Velocidad lavado Vb m/min 0,6
Relación aspecto Cuadrado 1
Tiempo retención h 24
Altura canaleta lavado sin BL m 0,15
Altura canaleta lavado con BL m 0,25
Número de filtros 4
Fuente: Autora.
Tabla 37: Diseño de filtros, año 2019.
PARÁMETRO UNIDAD CALCULADO REAL
Área total filtros m2 14,27 -
Área cada filtro m2 3,57 4
Caudal cada filtro m3/d 642,168 642,168
Ancho cada filtro M 1,889 -
Ancho cada filtro M 2 2
Largo cada filtro M 2 2
Ancho canaleta lavado M 0,371 0,2
Fuente: Autora.
71
Tabla 38: Diseño de filtros, año 2019.
PARÁMETRO UNIDAD CALCULADO REAL
Altura lecho antracita M 0,45 0,10
Altura lecho arena M 0,2 0,10
Altura lecho grava M 0,5 0,10
Borde libre tanque M 0,3 0,3
Altura falso fondo M 0,4 0,4
Altura lámina de agua M 2,5 2,5
Altura total tanque M 4,35 4,3
Tasa de filtración m/s 0,002 -
Fuente: Autora.
Se observa que para la etapa de filtración se cumplen los requerimientos del
tamaño de los filtros y número de filtros, pero la altura de los lechos usados
(grava, arena y antracita) no están cumpliendo con los parámetros necesarios
para llevar a cabo el proceso de manera eficiente.
3.9. Desinfección
En la Planta de Tratamiento de Agua Potable de Moniquirá cuenta con un clorador
de tipo de solución al vacío, con un inyector independiente y un cilindro de 68 Kg
de cloro gaseoso Cl2 con concentración del 99,5%. Esta mezcla es aplicada en el
tanque de contacto posterior a las aguas filtradas, donde se asegura una mezcla
óptima y el tiempo de contacto necesario.
El tanque cuenta con las siguientes dimensiones: Longitud: 4,20 m; Ancho: 2 m;
Profundidad: 4,30 m; Volumen: 36,12 m3.
72
Figura 18: Cuarto de cloro gaseoso PTAP Moniquirá.
Fuente: Autora.
Diagnóstico desinfección para el año 1981
Tabla 39: Parámetros de diseño desinfección, año 1981.
PARÁMETROS INICIALES UNIDAD VALOR
pH - 7
Temperatura agua °C 20
Concentración Cl punto de
quiebre ( C ) mg/L 2,3
Valor de K mg*min / L 21,5
Fuente: Autora.
73
Tabla 40: Diseño desinfección, año 1981.
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
Volumen del tanque de
cloración m3 0,13
Altura del tanque M 1
Ancho del tanque M 0,3
Longitud corregida M 0,75
Área superficial m2 0,13
Relación Longitud –
Ancho 2 a 1 2
Tiempo real de
desinfección S 10,93
Fuente: Autora.
Diagnóstico desinfección para el año 2019
Tabla 41: Parámetros de diseño desinfección, año 2019.
PARÁMETROS INICIALES UNIDAD VALOR
pH - 7
Temperatura agua °C 20
Concentración Cl punto de
quiebre ( C ) mg/L 2,3
Valor de K mg*min / L 21,5
Fuente: Autora.
Tabla 42: Diseño desinfección, año 2019.
PARÁMETRO UNIDAD CALCULADO VALOR
Volumen del tanque
de cloración m3 0,19 36,12
Altura del tanque M 1,00 4,30
Ancho del tanque M 0,30 2
Longitud corregida M 0,75 4,10
Área superficial m2 0,19 -
74
Relación Longitud –
Ancho 2 a 1 2
-
Tiempo real de
desinfección S 7,57 -
Fuente: Autora.
Para la etapa de desinfección, los parámetros ideales calculados corresponden a
las dimensiones de un tanque menor al construido actualmente en la PTAP del
municipio de Moniquirá, lo que implica que en el tanque actual existe mayor
contacto con el cloro, esto significa una mejor desinfección del agua.
75
CAPÍTULO IV
CALIDAD DEL AGUA
La caracterización de la fuente abastecimiento es el primer paso para conocer las
propiedades del agua cruda y determinar el tipo de tratamiento que requiere la
misma para su potabilización y posterior distribución. Por otro lado es necesario
realizar seguimiento y control por medio de análisis fisicoquímicos al agua tratada
y así garantizar la calidad del agua a la población.
Este análisis se realizó por medio de los registros y muestreos fisicoquímicos que
realiza la Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P. y la Secretaría
de Salud de Moniquirá, tanto a la fuente de abastecimiento como al agua tratada
en los diferentes puntos de muestreo.
4.1. CARACTERIZACIÓN DE LA FUENTE
La planta de tratamiento se abastece de la Quebrada La Sicha, la captación se
realiza por una bocatoma superficial, la distancia hasta la planta de tratamiento es
de 5.200 metros. Actualmente se tratan hasta 48 L/s en la PTAP.
La Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P. realiza la toma de
muestras de agua cruda dos (2) veces al año, las cuales se llevan al laboratorio
ServiQuímicos E.U. para su análisis fisicoquímico y microbiológico.
Tabla 43: Caracterización fisicoquímica y microbiológica Quebrada La Sicha, enero de 2018.
QUEBRADA LA SICHA – ENERO 2018
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7 cumple
Alcalinidad mg CaCO3/L 200 14,3 cumple
76
Total
Calcio mg Ca/L 60 4,94 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 1,04 cumple
Color Aparente UPC 15 30 no cumple
Conductividad Μs/cm 1000 35,8 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 30,9 cumple
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,03 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,62 no cumple
Magnesio mg Mg/L 36 4,52 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 1,32 cumple
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0,02 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 7 cumple
Turbiedad UNT 2 0,73 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 260 no cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 40 no cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
Tabla 44: Caracterización fisicoquímica y microbiológica Quebrada La Sicha, diciembre de 2018
QUEBRADA LA SICHA – DICIEMBRE 2018
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7 cumple
Alcalinidad
Total mg CaCO3/L 200 26,9 cumple
Calcio mg Ca/L 60 8,56 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 2 cumple
Color Aparente UPC 15 23 no cumple
77
Conductividad Μs/cm 1000 49,5 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 34,5 cumple
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,05 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,48 no cumple
Magnesio mg Mg/L 36 3,19 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 0,88 cumple
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0,01 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 6 cumple
Turbiedad UNT 2 0,7 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 800 no cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 40 no cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
Tabla 45: Caracterización fisicoquímica y microbiológica Quebrada La Sicha, enero de 2019.
QUEBRADA LA SICHA – ENERO 2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7 cumple
Alcalinidad
Total mg CaCO3/L 200 37,3 cumple
Calcio mg Ca/L 60 11,3 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 2,45 cumple
Color Aparente UPC 15 18 no cumple
Conductividad Μs/cm 1000 69,9 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 45,4 cumple
78
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,01 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,51 no cumple
Magnesio mg Mg/L 36 4,17 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 0,88 cumple
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 8 cumple
Turbiedad UNT 2 0,94 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 920 no cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 400 no cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
Tabla 46: Caracterización fisicoquímica y microbiológica Quebrada La Sicha, julio 2019.
QUEBRADA LA SICHA – JULIO 2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 6,5 cumple
Alcalinidad
Total mg CaCO3/L 200 22,6 cumple
Calcio mg Ca/L 60 7,81 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 1,96 cumple
Color Aparente UPC 15 18 no cumple
Conductividad Μs/cm 1000 52,8 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 30,57 cumple
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,02 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,08 cumple
Magnesio mg Mg/L 36 2,69 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 0,44 cumple
79
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0,01 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 5 cumple
Turbiedad UNT 2 0,83 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 2300 no cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 100 no cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
Tabla 47: Calidad de la fuente y grado de tratamiento.
PARÁMETRO QUEBRADA LA
SICHA ESTADO
pH 6 – 8,5 Buena
Turbiedad (UNT) <2 Buena
Color
Aparente(UPC) >20 Deficiente
Hierro Total
(mg/L) >0,6 Deficiente
Cloruros (mg/L) <2 Buena
Coliformes
Totales
(UFC/100 cm3)
>100 Deficiente
Grado de
Tratamiento
Aeración + [Coagulación + Floculación +
Sedimentación] + Filtración
convencional + Desinfección +
Estabilización
Fuente: Autora
Como se pudo observar, el agua cruda presenta problemas de hierro y color
principalmente, esto se debe a las características de la zona donde se capta el
agua, teniendo en cuenta estas características la PTAP incluye un tratamiento
80
convencional: aireación, coagulación, floculación, sedimentación, filtración y
desinfección.
4.2. CARACTERIZACIÓN DEL AGUA TRATADA
Una vez terminado el proceso de potabilización del agua, es distribuida a la red
principal pasando por 5 puntos de muestreo con sus respectivas medidas,
registros y coordenadas, ubicados en diferentes lugares del municipio
determinados por las autoridades sanitarias del departamento.
Punto 3001: grifo ubicado en la parte interior de la entrada del centro de
servicios nacional de aprendizaje Sena con las siguientes coordenadas: (N
5.8771 grados O 73.5684 grados).
Punto 3002 grifo ubicado a la parte interior del matadero municipal con las
siguientes coordenadas (N 5.8793 grados O 73.5705 grados).
Punto 3003 grifo ubicado en la parte exterior de la administración del centro
de acopio con las siguientes coordenadas (N 5.8732 grados O 73.5713
grados).
Punto 3004 grifo ubicado en la parte exterior de la entrada del cementerio
local con las siguientes coordenadas: (N 5.8764 grados O 73.5761 grados).
Punto 3005 grifo ubicado en la parte exterior de la entrada del colegio del
barrio Ricaurte con las siguientes coordenadas: (N 5.8679 grados O
73.5759 grados).
Punto 3006 grifo ubicado en la parte exterior de la entrada de la Cárcel del
Circuito con las siguientes coordenadas: (N 5.52047 grados O 73.3433
grados).
81
La Secretaría de Salud del municipio de Moniquirá realiza análisis fisicoquímicos y
microbiológicos mensuales en los puntos de muestreo, para verificar la calidad del
agua potable y realizar el cálculo del IRCA, por otro lado, la Empresa de Servicios
Públicos de Moniquirá realiza contramuestras mensuales de los parámetros y de
igual manera calcula el IRCA, estos análisis son realizados por el laboratorio
ServiQuímicos.
A continuación se muestran los resultados de los análisis realizados por
ServiQuímicos del año 2019 de manera mensual:
Tabla 48: Caracterización del agua tratada, enero de 2019.
PUNTO DE MUESTREO 3004 – FECHA DE MUESTREO: 29/ENE/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7,2 cumple
Alcalinidad Total mg CaCO3/L 200 30,2 cumple
Aluminio mg Al3+/L 0,2 1,32 no cumple
Calcio mg Ca/L 60 8,89 cumple
Cloro Residual
Libre mg Cl2/L 0,3 – 2,0 1,5 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 7,34 cumple
Color Aparente UPC 15 1 cumple
Conductividad Μs/cm 1000 82,2 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 36,4 cumple
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,01 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,11 cumple
Magnesio mg Mg/L 36 3,45 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 2,64 cumple
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0,01 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 5 cumple
82
Turbiedad UNT 2 0 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 0 cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 0 cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
El agua tratada según el muestreo del mes de enero cumple con la norma
colombiana (Resolución 2115 de 2007) para características de agua potable,
excepto el parámetro de Aluminio el cual tiene un valor de 1,32, aunque la
Organización Mundial de la Salud no ha establecido ninguna limitación del
contenido de aluminio de agua potable basada en criterios sanitarios, las
recomendaciones se deben por motivos de aspecto visual y sabor40.
Tabla 49: Caracterización del agua tratada, febrero de 2019
PUNTO DE MUESTREO 3006 – FECHA DE MUESTREO: 28/FEB/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7 cumple
Alcalinidad Total mg CaCO3/L 200 14,2 cumple
Aluminio mg Al3+/L 0,2 0,18 cumple
Calcio mg Ca/L 60 5,36 cumple
Cloro Residual
Libre mg Cl2/L 0,3 – 2,0 1,5 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 13,2 cumple
Color Aparente UPC 15 8 cumple
40
ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD. 2006. Guías para la Calidad del Agua Potable. Primer Apéndice a la Tercera Edición. Volumen 1. Capítulo 10: Aspectos relativos a la aceptabilidad. p. 185.
83
Conductividad Μs/cm 1000 65,7 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 17,6 cumple
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,09 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,09 cumple
Magnesio mg Mg/L 36 1,03 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 0,44 cumple
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0,01 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 2 cumple
Turbiedad UNT 2 0 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 0 cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 0 cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
Los resultados del mes de febrero muestran que el agua producida cumple con los
parámetros de la Resolución 21125 de 2007 para características de agua potable.
Tabla 50: Caracterización del agua tratada, marzo de 2019
PUNTO DE MUESTRO 3002 – FECHA DE MUESTREO: 04/MAR/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7,5 cumple
Alcalinidad Total mg CaCO3/L 200 16 cumple
Aluminio mg Al3+/L 0,2 0,32 no cumple
Calcio mg Ca/L 60 5,19 cumple
Cloro Residual
Libre mg Cl2/L 0,3 – 2,0 1 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 10,8 cumple
Color Aparente UPC 15 5 cumple
84
Conductividad Μs/cm 1000 60,8 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 16,9 cumple
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,36 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,04 cumple
Magnesio mg Mg/L 36 0,96 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 0,44 cumple
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0,01 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 1 cumple
Turbiedad UNT 2 0 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 0 cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 0 cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
Al igual que el mes de enero, las características fisicoquímicas y microbiológicas
del mes de febrero cumplen a excepción del valor del aluminio, para el cual se
obtiene un valor de 0,32. Según la OMS, los datos científicos disponibles no
permiten calcular un valor de referencia basado en efectos sobre la salud para el
aluminio en el agua de consumo.41
Tabla 51: Caracterización del agua tratada, abril de 2019
PUNTO DE MUESTREO 3005 – FECHA DE MUESTREO: 08/ABR/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7,5 cumple
Alcalinidad Total mg CaCO3/L 200 9,43 cumple
Aluminio mg Al3+/L 0,2 0,8 no cumple
Calcio mg Ca/L 60 4,15 cumple
41
Ibid. p. 186.
85
Cloro Residual
Libre mg Cl2/L 0,3 – 2,0 1,2 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 10,3 cumple
Color Aparente UPC 15 1 cumple
Conductividad Μs/cm 1000 47,9 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 17,7 cumple
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,14 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,06 cumple
Magnesio mg Mg/L 36 1,76 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 0,44 cumple
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0,02 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 0 cumple
Turbiedad UNT 2 0 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 0 cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 0 cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
Los resultados del mes de abril cumplen con los parámetros dispuestos en la
Resolución 2115 de 2007, a excepción del valor obtenido para Aluminio, el cual es
de 0,8.
Tabla 52: Caracterización del agua tratada, mayo de 2019
PUNTO DE MUESTREO 3002 –FECHA DE MUESTREO: 18/MAY/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7,5 cumple
Alcalinidad Total mg CaCO3/L 200 17,5 cumple
86
Aluminio mg Al3+/L 0,2 1,34 no cumple
Calcio mg Ca/L 60 5,15 cumple
Cloro Residual
Libre mg Cl2/L 0,3 – 2,0 0,6 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 11,7 cumple
Color Aparente UPC 15 5 cumple
Conductividad Μs/cm 1000 47 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 23,7 cumple
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,01 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,08 cumple
Magnesio mg Mg/L 36 2,63 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 0,88 cumple
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 0 cumple
Turbiedad UNT 2 0 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 0 cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 0 cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
Los resultados del mes de mayo cumplen con los parámetros dispuestos en la
Resolución 2115 de 2007, a excepción del valor obtenido para Aluminio, el cual es
de 1,34.
Tabla 53: Caracterización del agua tratada, junio de 2019
PUNTO DE MUESTREO 3002 –FECHA DE MUESTREO: 06/JUN/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7,4 cumple
87
Alcalinidad Total mg CaCO3/L 200 11,3 cumple
Aluminio mg Al3+/L 0,2 1,97 no cumple
Calcio mg Ca/L 60 4,63 cumple
Cloro Residual
Libre mg Cl2/L 0,3 – 2,0 1 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 9,29 cumple
Color Aparente UPC 15 11 cumple
Conductividad Μs/cm 1000 50,4 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 14,4 cumple
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,01 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,03 cumple
Magnesio mg Mg/L 36 0,68 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 0,88 cumple
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0,02 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 2 cumple
Turbiedad UNT 2 0,34 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 0 cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 0 cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
Los resultados del mes de junio cumplen con los parámetros dispuestos en la
Resolución 2115 de 2007, a excepción del valor obtenido para Aluminio, el cual
es de 1,97.
Tabla 54: Caracterización del agua tratada, julio de 2019
PUNTO DE MUESTREO 3006 – FECHA DE MUESTREO: 30/JUL/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de
2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
pH Unidades de 6,5 – 9 7 cumple
88
pH
Alcalinidad Total mg CaCO3/L 200 33,8 cumple
Aluminio mg Al3+/L 0,2 0,71 no cumple
Calcio mg Ca/L 60 8,24 cumple
Cloro Residual
Libre mg Cl2/L 0,3 – 2,0 1,5 cumple
Cloruros mg Cl-/L 250 4,89 cumple
Color Aparente UPC 15 1 cumple
Conductividad Μs/cm 1000 63,4 cumple
Dureza Total mg CaCO3/L 300 33,6 cumple
Fosfatos mg PO4/L 0,5 0,05 cumple
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,13 cumple
Magnesio mg Mg/L 36 3,17 cumple
Nitratos mg NO3-/L 10 1,32 cumple
Nitritos mg NO2-/L 0,1 0,01 cumple
Sulfatos mg SO4/L 250 4 cumple
Turbiedad UNT 2 0 cumple
Coliformes
Totales UFC/100 Ml
0 UFC/100
Ml 0 cumple
Escherichia Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100
Ml 0 cumple
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
Los resultados del mes de julio cumplen con los parámetros dispuestos en la
Resolución 2115 de 2007, a excepción del valor obtenido para Aluminio, el cual es
de 0,71.
En la siguiente tabla se observan los resultados del cálculo del Índice de Riesgo
de la Calidad del Agua (IRCA) realizado por el laboratorio ServiQuímicos E.U.,
según el Decreto 1575 de 2007 y la Resolución 2115 de 2007.
89
Tabla 55: IRCA mensual, enero - julio de 2019.
MES IRCA
(%)
NIVEL DE
RIESGO
Enero 3,2 Sin riesgo
Febrero 0 Sin riesgo
Marzo 3,2 Sin riesgo
Abril 3,2 Sin riesgo
Mayo 3,2 Sin riesgo
Junio 3,2 Sin riesgo
Julio 3,2 Sin riesgo
Fuente: Laboratorio ServiQuímicos E.U.
En la tabla anterior se observa que el agua tratada por la Empresa de Servicios
Públicos de Moniquirá se clasifica en el nivel SIN RIESGO: agua apta para
consumo humano.
Como se mencionó anteriormente, la Secretaría de Salud del municipio de
Moniquirá realiza muestreos mensuales para verificar que el agua suministrada
sea apta para consumo, a continuación se evidencia la comparación entre los
estudios realizados por Secretaría de Salud y las contramuestras realizadas por la
Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P. y enviadas al laboratorio
ServiQuímicos E.U.
Tabla 56: Caracterización del agua tratada, marzo 2019.
COMPARACIÓN DE RESULTADOS CON SECRETARÍA DE SALUD – MARZO/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de 2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
RESULTADOS
CONTRAMUESTRA
E.S.P.M.
Cloro residual
libre mg Cl2/L 0,3 – 2 1,2 cumple 1
90
Cloruros mg Cl-/L 250 12,41 cumple 10,8
Coliformes
Totales UFC/100 Ml 0 UFC/100 Ml 0 cumple 0
Color Aparente UPC 15 5 cumple 5
E. Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100 Ml 0 cumple 0
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,039 cumple 0,04
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7,6 cumple 7,5
Turbiedad UNT 2 0,55 cumple 0
Fuente: Secretaría de Salud de Moniquirá.
Tabla 57: Caracterización del agua tratada, abril 2019.
COMPARACIÓN DE RESULTADOS CON SECRETARÍA DE SALUD – ABRIL/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de 2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
RESULTADOS
CONTRAMUESTRA
E.S.P.M.
Cloro residual
libre mg Cl2/L 0,3 – 2 1,2 cumple 1,2
Coliformes
Totales UFC/100 Ml 0 UFC/100 Ml 0 cumple 0
Color Aparente UPC 15 5 cumple 1
E. Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100 Ml 0 cumple 0
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,04 cumple 0,06
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7,4 cumple 7,5
Turbiedad UNT 2 0,5 cumple 0
Fuente: Secretaría de Salud de Moniquirá
91
Tabla 58: Caracterización del agua tratada, mayo 2019.
COMPARACIÓN DE RESULTADOS CON SECRETARÍA DE SALUD – MAYO/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de 2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
RESULTADOS
CONTRAMUESTRA
E.S.P.M.
Aluminio mg Al 3+/L 0,2 0,322 no cumple 1,34
Cloro residual
libre mg Cl2/L 0,3 – 2 1 cumple 0,6
Coliformes
Totales UFC/100 Ml 0 UFC/100 Ml 0 cumple 0
Color Aparente UPC 15 15 cumple 5
E. Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100 Ml 0 cumple 0
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0,022 cumple 0,08
pH Unidades de
pH 6,5 – 9 7,6 cumple 7,5
Turbiedad UNT 2 0,2 cumple 0
Fuente: Secretaría de Salud de Moniquirá.
Tabla 59: Caracterización del agua tratada, junio 2019.
COMPARACIÓN DE RESULTADOS CON SECRETARÍA DE SALUD – JUNIO/2019
PARÁMETRO UNIDADES
VALORES
(Resolución
2115 de 2007)
RESULTADOS CUMPLIMIENTO
RESULTADOS
CONTRAMUESTRA
E.S.P.M.
Cloro residual
libre mg Cl2/L 0,3 – 2 1,6 cumple 1
Coliformes
Totales UFC/100 Ml 0 UFC/100 Ml 0 cumple 0
Color Aparente UPC 15 5 cumple 11
E. Coli UFC/100 Ml 0 UFC/100 Ml 0 cumple 0
Hierro Total mg Fe/L 0,3 0 cumple 0,03
pH Unidades de 6,5 – 9 7,4 cumple 7,4
92
pH
Turbiedad UNT 2 0,2 cumple 0,34
Fuente: Secretaría de Salud de Moniquirá.
Tabla 60: Resultados IRCA 2019.
RESULTADOS IRCA 2019 –
SECRETARÍA DE SALUD
MES IRCA (%) NIVEL DE
RIESGO
Marzo 0 Sin riesgo
Abril 0 Sin riesgo
Mayo 3,68 Sin riesgo
Junio 0 Sin riesgo
Fuente: Secretaría de Salud de Moniquirá.
En la tabla anterior se observa que el agua tratada por la Empresa de Servicios
Públicos de Moniquirá se clasifica en el nivel SIN RIESGO: agua apta para
consumo humano, según los análisis realizados por Secretaría de Salud del
municipio.
93
CAPÍTULO V
EVALUACIÓN OPERACIONAL
La evaluación operacional del tratamiento de agua potable permite identificar los
factores que influyen en costos tanto para la empresa como para la comunidad, de
igual manera permiten calcular el valor de las fallas y cuánto podría economizar la
empresa al reducirlas o eliminarlas del tratamiento.
5.1. COSTOS DE POTABILIZACIÓN
Los costos de potabilización se presentan en la siguiente tabla, corresponden a los
valores tomados de la estructura tarifaria de acueducto y alcantarillado de la
Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P.42
Tabla 61: Costos de potabilización, año base (2016).
DETALLE VALOR PARA UN AÑO
(PESOS)
Costos de energía operativos $5.175.820
Costos de potabilización (insumos
químicos, servicios personales,
operación y mantenimiento)
$288.837.332
Tasa de uso para el servicio público
domiciliario de Acueducto $1.623.018
Personal de operación y
mantenimiento $138.446.920
Aportes parafiscales $5.998.549
Gastos generales $85.809.150
Contratos de mantenimiento y
reparación $31.965.500
42
EMPRESA DE SERVICIOS PÚBLICOS DE MONIQUIRÁ S.A. E.S.P. Estructura tarifaria de acueducto y alcantarillado de la e
Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P. Moniquirá. Septiembre de 2018. p. 40.
94
Impuestos y tasas operativas $2.348.000
TOTAL $560.204.289
Fuente: Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P.
Con base en el total de costos calculado, se puede determinar el costo de
potabilización por habitante, por metro cúbico tratado y por metro cúbico facturado,
se muestran en la siguiente tabla.
Tabla 62: Valor por unidad.
UNIDAD DE
ANÁLISIS
CANTIDAD EN UN
AÑO (2016)
COSTOS PARA UN
AÑO DE
TRATAMIENTO
VALOR POR
UNIDAD
Metro cúbico tratado 718.057 $560.204.289 $780,2
Metro cúbico
facturado 609.491 $560.204.289 $919,13
Habitante*año 11.180 $560.204.289 $50.107,7
Fuente: Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P.
El costo de metro cúbico tratado por la PTAP de Moniquirá es de $780,2,
comparándolo con el costo del municipio de Barbosa $226,3243, que es el
municipio aledaño con características similares de dinámica poblacional y proceso
de tratamiento.
El costo por metro cúbico facturado aumenta a $919,13 debido a que existen
pérdidas en el sistema, por otro lado, la tarifa de metro cúbico consumido
establecida en el municipio de Moniquirá es alta si se compara con municipios
cercanos de características similares, pero es baja si se compara con tarifas de
ciudades capitales, las cuales se muestran en la siguiente tabla44:
43
QUINTERO, Yamid. 2016. Evaluación de la Planta de Tratamiento de Agua Potable del Municipio de Barbosa – Santander. p. 46. 44
Ibid. p. 47
95
Tabla 63: Comparación de tarifas por metro cúbico de agua.
CIUDAD O MUNICIPIO VALOR METRO CÚBICO
(PESOS)
RAZÓN
RESPECTO A
MONIQUIRÁ
Moniquirá $919,13 1
Barbosa $310 0,34
San Gil $698 0,76
Socorro $716 0,78
Puente Nacional $741 0,81
Chiquinquirá $1.472 1,6
Bucaramanga (capital) $1.553 1,7
Tunja (capital) $1.658 1,8
Bogotá (capital) $2.784 3,02
Fuente: Quintero, Yamid. 2016
96
CAPÍTULO VI
ALTERNATIVAS PARA CONTROL OPERACIONAL
Con el fin de mejorar el tratamiento y reducir costos para la Empresa de Servicios
Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P., se plantean alternativas para control de
operación en la dosificación del coagulante, en los registros de parámetros del
agua y de funcionamiento de la planta, además, se realizan recomendaciones en
cuanto a mantenimiento y mejoramiento de la PTAP junto con propuestas de
gestión para el personal operativo de la planta de tratamiento.
6.1. DOSIS ÓPTIMA DE COAGULANTE
Para determinar la dosis óptima del coagulante utilizado en la planta,
Hidroxicloruro de Aluminio, se consideró la fuente que abastece la planta, por otro
lado se realizó un ensayo con Sulfato de Aluminio tipo B, para comparar la
eficiencia y porcentajes de remoción de cada coagulante. Para estos ensayos, la
Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá contrató al laboratorio LAB Química
de la ciudad de Tunja, que realizó la toma de muestras, los ensayos
correspondientes y presentó el informe de resultados.
Figura 19: Procedimiento para ensayo de jarras.
Fuente: LAB Química
97
Prueba de jarras con Hidroxicloruro de Aluminio (Al2Cl(OH)5)
Tabla 64: Análisis fisicoquímicos.
FECHA DE
ANÁLISIS
(DD/MM/AA)
PARÁMETRO UNIDADES LÍMITE DE
CUANTIFICACIÓN
TÉCNICA
ANALÍTICA MÉTODO
10/09/2019 pH Unidades
de pH No Aplica
Método
Potenciométrico
SM 4500 - H +
B. Ed. 23
11/09/2019 Color UPC 5 Método
Espectrofotométrico
SM 2120 C.
Ed. 23.
11/09/2019 Turbiedad NTU 0,1 Método
Nefelométrico
SM 2130 B.
Ed. 23
11/09/2019 Conductividad S/cm No Aplica Método
Electrométrico
SM 2510 B.
Ed. 23.
12/09/2019 Aluminio mg Al/L 0,05 Método
Colorimétrico
SM 3500 - Al
B. Ed. 23.
Fuente: LAB Química.
La solución se preparó a partir del reactivo utilizado en la PTAP (Quiminfloc 1325),
el cual tiene como componente principal Hidroxicloruro de Aluminio en donde el
contenido de Al2O3 es del 22,65% al 23,50%, según ficha técnica del proveedor.
Se preparó una solución al 1% v/v la cual se llamará P1 y se realizaron 5
diferentes dosificaciones: 1,0 mL/L, 2,0 mL/L, 3,0 mL/L, 4,0 mL/L, 5,0 mL/L.
98
Tabla 65: Análisis fisicoquímicos a dosificaciones hidroxicloruro de aluminio (P1) al 1% v/v.
HIDROXICLORURO DE ALUMINIO (P1) 1% v/v
FECHA DE
ANÁLISIS
(DD/MM/AA)
PARÁMETRO UNIDADES MUESTRA SIN
DOSIFICACIÓN
T1
MUESTRA
+ 1 mL de
SLN al 1%
v/v
T2
MUESTRA +
2 mL de SLN
al 1% v/v
T3
MUESTRA
+ 3 mL de
SLN al 1%
v/v
T4
MUESTRA
+ 4 mL de
SLN al 1%
v/v
T5
MUESTRA
+ 5 mL de
SLN al 1%
v/v
10/09/2019 pH Unidades
de pH 7,25 6,97 6,68 6,42 6,05 5,72
11/09/2019 Color UPC 44 21,5 12,5 12 11 10,5
11/09/2019 Turbiedad NTU 5,27 3,82 1,49 1,43 1,37 1,27
11/09/2019 Conductividad S/cm 69,7 77,4 84,3 92,9 101 110
12/09/2019 Aluminio mg Al/L < 0,05 0,097 0,188 0,304 0,417 0,512
Fuente: LAB Química.
99
Tabla 66: Análisis fisicoquímicos a dosificaciones hidroxicloruro de aluminio (P1) al 1% v/v + Hidróxido de sodio 1% w/v.
HIDROXICLORURO DE ALUMINIO 2,0 ML/L AL 1% v/v + HIDRÓXIDO DE SODIO 1% w/v
FECHA DE
ANÁLISIS
(DD/MM/AA)
PARÁMETRO RESULTADOS
T2
T2 + 1 mL de
SLN NaOH al
1% v/v
T2 + 2 mL de SLN
NaOH al 1% v/v
T2 + 3 mL de
SLN NaOH al
1% v/v
T2 + 4 mL de
SLN NaOH al
1% v/v
T2 + 5 mL
de SLN
NaOH al
1% v/v
10/09/2019 pH 6,68 7,07 7,46 7,73 8,07 8,43
11/09/2019 Color 12,5 13,5 17 21,5 23,5 26,5
11/09/2019 Turbiedad 1,49 1,75 2,02 2,3 2,55 2,78
11/09/2019 Conductividad 84,3 97,5 113 124 137 148
12/09/2019 Aluminio 0,188 0,182 0,19 0,185 0,18 0,192
Fuente: LAB Química.
100
Figura 20: pH vs Coagulante.
Fuente: LAB Química
Figura 21: Color vs Coagulante.
Fuente: LAB Química
101
Figura 22: Turbiedad vs Coagulante.
Fuente: LAB Química
Figura 23: Aluminio vs Coagulante.
Fuente: LAB Química
102
Figura 24: Porcentajes de remoción.
Fuente: Autora.
Las conclusiones que presenta el laboratorio LAB Química para el ensayo de
tratabilidad con el coagulante Hidroxicloruro de Aluminio son:
Según los resultados obtenidos en el estudio de tratabilidad, la dosificación
óptima recomendada del coagulante Hidroxicloruro de Aluminio al 1% es de
2 mL de esta solución por cada 1000 mL (aproximadamente 4,62 mg
Al2O3/L) de agua cruda.
Al realizar una sobredosificación del Hidroxicloruro de Aluminio al 1% en el
tratamiento del agua cruda, se analizó que no se presenta una variación
significativa en la reducción de los valores en los parámetros de Color y
Turbiedad, pero si se observó un aumento del valor final del Aluminio
Residual, superando los valores máximos permisibles según la Resolución
2115 de 2007, que son de 0,2 mg Al/L.
El aumento gradual en la dosis de Hidroxicloruro de Aluminio disminuyó el
pH debido al carácter ácido de este coagulante.
103
A medida que se aumentó la dosificación del hidróxido de sodio, la
turbiedad en la muestra de agua cruda aumenta, debido a la formación de
carbonatos e hidróxidos, los cuales son poco solubles en el agua.
Prueba de jarras con Sulfato de Aluminio Tipo B
Tabla 67: Análisis fisicoquímicos.
FECHA DE
ANÁLISIS
(DD/MM/AA)
PARÁMETRO UNIDADES LÍMITE DE
CUANTIFICACIÓN
TÉCNICA
ANALÍTICA MÉTODO
10/09/2019 pH Unidades
de pH No Aplica
Método
Potenciométrico
SM 4500 - H +
B. Ed. 23
11/09/2019 Color UPC 5 Método
Espectrofotométrico
SM 2120 C.
Ed. 23.
11/09/2019 Turbiedad NTU 0,1 Método
Nefelométrico
SM 2130 B.
Ed. 23
11/09/2019 Conductividad S/cm No Aplica Método
Electrométrico
SM 2510 B.
Ed. 23.
12/09/2019 Aluminio mg Al/L 0,05 Método
Colorimétrico
SM 3500 - Al
B. Ed. 23.
Fuente: LAB Química.
La solución de trabajo se preparó a partir de Sulfato de Aluminio tipo B comercial.
Se preparó una solución al 1% v/v la cual se llamará P1 y se realizaron 5
diferentes dosificaciones: 1,0 mL/L, 2,0 mL/L, 3,0 mL/L, 4,0 mL/L, 5,0 mL/L.
104
Tabla 68: Análisis fisicoquímicos a dosificaciones sulfato de aluminio (P1) al 1% v/v.
SULFATO DE ALUMINIO (P1) 1% v/v
FECHA DE
ANÁLISIS
(DD/MM/AA)
PARÁMETRO UNIDADES MUESTRA SIN
DOSIFICACIÓN
T1
MUESTRA
+ 1 mL de
SLN al 1%
v/v
T2
MUESTRA +
2 mL de SLN
al 1% v/v
T3
MUESTRA
+ 3 mL de
SLN al 1%
v/v
T4
MUESTRA
+ 4 mL de
SLN al 1%
v/v
T5
MUESTRA
+ 5 mL de
SLN al 1%
v/v
10/09/2019 pH Unidades
de pH 7,25 6,62 6,07 5,53 5,18 4,63
11/09/2019 Color UPC 44 36,5 32,0 27,5 21,0 18,5
11/09/2019 Turbiedad NTU 5,27 4,68 4,18 3,62 3,2 2,87
11/09/2019 Conductividad S/cm 69,7 83,2 91,4 99,3 110 124
12/09/2019 Aluminio mg Al/L < 0,05 0,964 1,22 1,49 1,87 2,11
Fuente: LAB Química.
105
Tabla 69: Análisis fisicoquímicos a dosificaciones sulfato de aluminio (P1) al 1% v/v + Hidróxido de sodio 1% w/v.
SULFATO DE ALUMINIO 2,0 ML/L AL 1% v/v + HIDRÓXIDO DE SODIO 1% w/v
FECHA DE
ANÁLISIS
(DD/MM/AA)
PARÁMETRO RESULTADOS
T2
T2 + 1 mL de
SLN NaOH al
1% v/v
T2 + 2 mL de SLN
NaOH al 1% v/v
T2 + 3 mL de
SLN NaOH al
1% v/v
T2 + 4 mL de
SLN NaOH al
1% v/v
T2 + 5 mL
de SLN
NaOH al
1% v/v
10/09/2019 pH 4,42 5,15 6,02 6,62 7,27 8,06
11/09/2019 Color 18,5 21,0 23,5 28,5 31,5 35,0
11/09/2019 Turbiedad 2,87 3,35 3,79 4,14 4,52 4,7
11/09/2019 Conductividad 124 137 153 180 197 211
12/09/2019 Aluminio 2,11 2,25 1,98 2,04 2,15 2,09
Fuente: LAB Química
106
Figura 25: pH vs Coagulante.
Fuente: LAB Química
Figura 26: Color vs Coagulante.
Fuente: LAB Química
107
Figura 27: Turbiedad vs Coagulante.
Fuente: LAB Química
Figura 28: Aluminio vs Coagulante.
Fuente: LAB Química
108
Figura 29: Procentajes de remoción.
Fuente: Autora.
Las conclusiones que presenta el laboratorio LAB Química para el ensayo de
tratabilidad con el coagulante Sulfato de Aluminio tipo B son:
Según los resultados obtenidos en el estudio de Tratabilidad, la dosificación
que mejor se comportó con el coagulante Sulfato de Aluminio tipo B al 1%
v/v fue de 5 mL de esta solución por cada 1000 mL de agua cruda.
Los valores de color y turbiedad se pueden mejorar por medio del sistema
de filtración de la planta de tratamiento, pero se presenta un valor muy alto
en el aluminio residual debido a la cantidad de este metal en la dosificación
del coagulante.
El valor de pH en la dosificación con mejores resultados, fue bajo debido al
carácter ácido del coagulante, por esta razón se recomienda usar un
109
neutralizante como la soda caustica o hidróxido de sodio, como el utilizado
en el estudio.
La dosificación de hidróxido de sodio 1% w/v que mejor presentó resultado
fue la de 3 mL por 1000 mL de muestra de agua, se observa un buen valor
de pH, pero aumentan los valores de Color y Turbiedad.
El sulfato de aluminio tipo B, no se recomendaría para el tratamiento de
agua cruda utilizada en la PTAP, debido a que este genera un floc más
grande y de mayor volumen, lo cual puede aumentar los tiempos de
sedimentación, como también generar problemas en la filtración, debido a
una saturación de los filtros. Otro factor por el cual no se recomienda este
coagulante, es por la pureza del mismo, normalmente el sulfato de aluminio
tipo B, tiene concentraciones de metales no deseados en el agua, que
podrían generar una posible contaminación, como es el caso del hierro.
6.2. MEJORAMIENTO DE INFRAESTRUCTURA
Tabla 70: Recomendaciones de infraestructura.
INSTALACIÓN O
ELEMENTO INTERVENCIÓN NECESARIA
Instalaciones locativas
Realizar un mantenimiento general a las instalaciones
locativas de la planta.
Enchapar el laboratorio y realizar cambios de techos.
Equipar y calibrar los equipos de laboratorio.
Canaleta Parshall
Cambiar la Canaleta Parshall por una canaleta de
garganta de 6” y así mejorar el resalto hidráulico y
permitir una mejor mezcla rápida.
110
Dosificadores
Realizar un aforo en los dosificadores, tanto en el
dosificador de Hidróxido de Sodio como en el
dosificador de Hidroxicloruro de Aluminio, ubicando
una tabla de concentración/frecuencia para permitir
una mejor operación.
Floculadores
Reducir los tabiques de los floculadores N° 3 y 4, de
manera que el espaciamiento tabique – pared para las
cámaras 2 y 3 sea de 0,45 m y 0,6 m respectivamente.
Sedimentadores
Los sedimentadores actuales no son aptos para el
caudal tratado actualmente, por lo que es necesaria
una ampliación o cambio, ya que deberían tener:
Longitud: 15,9 m; Ancho: 5,3 m; Profundidad: 3,3 m y
un volumen efectivo de 214,06 m3.
Filtros
Los lechos de los filtros deben cambiarse y cumplir
con el espesor necesario de: Antracita 0,45 m; Arena:
0,2 m; Grava: 0,5 m.
Área de desinfección
Se debe instalar una nueva báscula para el sistema de
cloración.
Cumplir con las medidas y elementos necesarios para
realizar el cambio de cilindro.
Válvulas, bombas y
macromedidores
Instalar un macromedidor de salida, y así registrar la
cantidad de agua tratada en la planta y posibles
pérdidas dentro de la misma.
Realizar el cambio de las válvulas de la planta ya que
presentan corrosión y pérdidas en las mismas,
señalizarlas y pintarlas para su mejor visualización en
caso de emergencia.
Laboratorio
La Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A.
E.S.P. realizó una inversión reciente en equipos e
insumos para laboratorio, sin embargo, algunos de
estos equipos no cuentan con la calibración adecuada
111
(turbidímetro y fotómetro) para los procedimientos
necesarios.
Realizar mantenimiento al equipo para Ensayo de
Jarras, así mismo, cambiar las jarras por unas con
mayor capacidad.
Dotar al laboratorio con equipos e insumos para
realizar los ensayos fisicoquímicos y microbiológicos
completos, de acuerdo con la resolución 2115 de
2007, de igual manera capacitar al personal operativo
para el desarrollo de estos ensayos.
Lodos
Dotar a la planta de tratamiento con un sistema
apropiado de recolección, tratamiento y disposición de
lodos y aguas de lavado de filtros.
Fuente: Autora
6.3. PAUTAS DE CONTROL DE OPERACIÓN
El profesional encargado del laboratorio y los operarios de la planta, además de
cumplir con lo establecido en los manuales de operación y mantenimiento de la
planta de tratamiento, y se deben considerar las pautas de control de operación en
la siguiente tabla:
Tabla 71: Pautas de control de operación.
ETAPA ACTIVIDAD RESPONSABLE FRECUENCIA
Entrada
Registro del caudal de entrada Operario Cada 4 horas
Registro de la dosis de Hidróxido
de Sodio (ml/min) y porcentaje de
concentración
Operario Cada 4 horas
Mezcla rápida
Registro de la dosis de
coagulante Hidroxicloruro de
aluminio (ml/min) y porcentaje de
concentración
Operario Cada 4 horas
112
Floculación Ensayo de jarras Operario Cada 8 horas
Sedimentación Registro de lavado de
sedimentadores Operario
Ocasional
(según se
indique en el
Manual de
Operación y
Mantenimiento
de la Planta)
Filtración Registro de lavado de filtros Operario Diaria
Desinfección Registro de dosificación de cloro
(gr/Hora) Operario Cada 4 horas
Suministro
Registrar las lecturas de
macromedición de entrada a la
planta
Operario Cada 4 horas
Registrar las lecturas de
macromedición de volumen de
agua suministrada a la red de
abastecimiento
Operario Cada 4 horas
Laboratorio
Realizar y registrar mediciones de
pH, turbiedad, color y
conductividad para agua cruda y
agua tratada
Operario Cada 4 horas
Realizar y registrar mediciones de
hierro y aluminio para agua
tratada
Operario Cada 8 horas
Realizar y registrar la medición de
cloro residual del agua tratada Operario Cada 4 horas
Realizar y registrar análisis
fisicoquímico completo de agua
cruda y tratada
Operario Mensual
Realizar análisis microbiológico
para agua tratada Operario Mensual
113
Realizar curvas de datos de:
conductividad vs dosificación
coagulante, color vs dosificación
coagulante, turbiedad vs
dosificación del coagulante
Profesional
Laboratorio Semanal
Aseo de planta Lavado y mantenimiento general
de la planta Operario
Ocasional
(según se
indique en el
Manual de
Operación y
Mantenimiento
de la Planta)
Lodos Registro de caudal Operario Diaria
Fuente: Autora.
6.4. PROPUESTA DE GESTIÓN
Indicadores de seguimiento en cada proceso y escala de valoración
Para el control de operación, se recomienda satisfacer los indicadores de
seguimiento de cada proceso indicados en la siguiente tabla:
Tabla 72: Indicadores de seguimiento en cada proceso y escala de valoración.
ETAPA INDICADOR DE
SEGUIMIENTO
ESCALA DE
VALORACIÓN
Entrada % Registros reales en un mes
(180 registros mensuales)
Óptimo: > 90%
Aceptable: entre 70% y
90%
Deficiente: < 70%
Mezcla rápida % Registros reales en un mes
(180 registros mensuales)
Óptimo: > 90%
Aceptable: entre 70% y
114
90%
Deficiente: < 70%
Floculación # ensayos de jarras en un
mes (90 registros mensuales)
Óptimo: > 90%
Aceptable: entre 70% y
90%
Deficiente: < 70%
Sedimentación # de lavadas de
sedimentadores en un mes
Óptimo: ≥ 1
Deficiente: < 1
Filtración # de lavadas de filtros
Óptimo: > 90
Aceptable: entre 80 y
90
Deficiente: < 80
Desinfección % Registros reales en un mes
(180 registros mensuales)
Óptimo: > 90%
Aceptable: entre 70% y
90%
Deficiente: < 70%
Laboratorio
# de mediciones de
Turbiedad, Color, pH,
Conductividad de agua cruda
y tratada en un mes (360
registros mensuales)
Óptimo: > 320
Aceptable: entre 280 y
320
Deficiente: < 280
# de mediciones de cloro
residual en el agua tratada en
un mes (180 registros
mensuales)
Óptimo: > 160
Aceptable: entre 140 y
160
Deficiente: < 140
# de análisis fisicoquímicos y
microbiológicos del agua
tratada en un mes
Óptimo: ≥ 1
Deficiente: < 1
115
Aseo de planta # de lavadas de planta en un
año
Óptimo: > 5
Aceptable: entre 4 y 5
Deficiente: < 4
Fuente: Autora.
6.5. MECANISMOS DE ACCIÓN Y MEJORAMIENTO
La Alcaldía de Moniquirá y la Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A.
E.S.P. deben trabajar en conjunto para gestionar ante los entes departamentales y
nacionales los recursos necesarios para realizar las intervenciones propuestas
para el mejoramiento y mantenimiento de la planta.
Se recomienda realizar evaluaciones periódicas del estado ambiental de la fuente
de abastecimiento, por la alta presencia de Coliformes y su aumento a través del
tiempo, que se evidencia en los análisis de laboratorio.
Se requiere que la Empresa de Servicios Públicos de Moniquirá S.A. E.S.P. realice
un detallado análisis de costos en el tratamiento del agua y de todo el sistema de
acueducto, así como una proyección de inversión.
De igual forma, se debe garantizar la disponibilidad presupuestal para realizar
periódicamente los mantenimientos preventivos en las instalaciones y equipos de
la planta de tratamiento, al igual de los mantenimientos correctivos que se
requieran y que estén enmarcados dentro de las políticas de calidad de la
empresa.
116
CAPÍTULO VII
CONCLUSIONES
Para el año 2044 el municipio de Moniquirá presentará un aumento en su
población del 27%.
El municipio evidencia un crecimiento lineal en el número de habitantes.
Al realizar los cálculos de las necesidades de agua potable del municipio, se
observa que el caudal máximo horario para el año 2019 es de 47,56 L/s, lo que
concuerda con los datos reales de caudal de la PTAP.
Para el año 2044 el caudal necesario será de 60 L/s aproximadamente, lo que
significa un crecimiento del 27% de las necesidades de agua y evidencia la
importancia de una ampliación de la PTAP actual o construcción de una nueva
planta de tratamiento.
El sistema de tratamiento no satisface las necesidades actuales de agua potable
ni las futuras, ya que fue diseñado para un caudal de 35 L/s y no se ha realizado
ninguna ampliación.
Aunque la cascada de aireación no cumple totalmente con los parámetros de
diseño, funciona para la eliminación de hierro principalmente y para la mezcla del
estabilizante de pH.
En la canaleta Parshall no se está realizando correctamente la mezcla rápida con
el coagulante, esto se evidencia en las incrustaciones de químico a lo largo de la
canaleta y al inicio de la etapa de floculación.
Se requiere una mejor pre-cloración en el sistema ya que se observa presencia de
algas a lo largo de los floculadores.
Los gradientes de velocidad en los floculadores superan los establecidos por la
norma, por lo que es necesario una ampliación y mejora de los mismos. Los
117
floculadores 3 y 4 presentan falencias debido al cambio en sus dimensiones,
además, se observan errores de construcción en varios tabiques.
Las dimensiones de los sedimentadores corresponden a las necesarias para tratar
el caudal de 35 L/s, por lo que no son suficientes para tratar el caudal actual (48
L/s), es necesaria una ampliación o construcción de otro sedimentador, aunque el
espacio en el terreno puede ser una limitación al momento de la optimización.
Los sedimentadores no poseen las dimensiones para un correcto proceso de
decantación con el caudal actual, por lo que la administración decidió implementar
paneles de nylon dentro de los sedimentadores, para retener las partículas y evitar
colmatación.
La reducida altura de estos lechos influye en la saturación de los filtros y por ende
implica un constante retrolavado y desperdicio de agua tratada.
Las dimensiones del tanque de cloro permiten un mejor tiempo de contacto con el
cloro.
Se observa que la fuente de abastecimiento Quebrada La Sicha posee niveles de
hierro considerables dentro de sus características.
Se evidencia un gran aumento en los Coliformes Totales a lo largo del tiempo,
donde para los análisis de julio de 2019 es más del doble de los resultados
registrados en enero del mismo año.
Dentro de los parámetros de análisis de calidad del agua potable se observa que
el Aluminio es el único parámetro que normalmente no está cumpliendo con el
límite máximo permisible establecido por la Resolución 2115 de 2007, donde se
establece un valor máximo de 0,2 mg/L; esto puede deberse a una
sobredosificación de coagulante dentro del tratamiento. La EPA recomienda un
límite de 0.05 a 0.2 miligramos por litro (mg/L) para aluminio en el agua potable.
Este límite no está basado en niveles que pueden afectar la salud de seres
humanos o animales, sino en el sabor, olor o color del agua.
118
En cuanto a la calidad del agua tratada, la Empresa de Servicios Públicos de
Moniquirá S.A. E.S.P. tiene una calificación de SIN RIESGO en el agua que
distribuye a la población, según los análisis que realiza Secretaría de Salud como
ente de control y las contramuestras realizadas por el laboratorio ServiQuímicos
E.U. contratada por la misma Empresa de Servicios Públicos
El municipio de Moniquirá es el que tiene mayor costo por metro cúbico tratado de
la provincia.
Con el valor de metro cúbico tratado, se evidencia la importancia de identificar las
fugas dentro de la planta y la cantidad de agua utilizada para los retrolavados de
filtros, ya que la cantidad de pérdidas es significativa y representa elevación de
costos para la empresa
Teniendo en cuenta los resultados presentados por el laboratorio LAB Química, se
observa que el coagulante Hidroxicloruro de Aluminio es el que manifiesta mejores
resultados, comparándolo con el Sulfato de Aluminio tipo B, ya que los porcentajes
de remoción son mayores a una menor dosificación y no altera en gran medida el
pH del agua.
En cuanto a costos, el Hidroxicloruro de Aluminio es la mejor opción ya que la
dosificación es menor para cumplir con los parámetros establecidos en la norma.
119
CAPÍTULO VIII
RECOMENDACIONES
Se sugiere realizar mantenimiento general a todas las unidades actuales,
floculadores, sedimentadores y filtros, realizar un cambio en los dosificadores y
dotar a la planta de los equipos de laboratorio para control de procesos.
Se recomienda la construcción de una nueva canaleta Parshall para garantizar el
proceso eficiente en la unidad de mezcla rápida.
Se sugiere el mejoramiento de los lechos de filtración, aumentar su espesor y
tener en cuenta la calidad de los materiales utilizados.
Dotar a la planta con un macromedidor de salida para identificar el agua distribuida
a la población y las posibles pérdidas dentro de la planta.
Implementar barandas de seguridad a lo largo de las unidades de la planta para
evitar accidentes tanto de los operarios como de las personas que visitan la
planta.
120
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