sistema de tratamiento de agua para consumo …
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SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO EN
PEQUEÑAS COMUNIDADES
ANGELA PATRICIA GONZÁLEZ REINO
THALÍA DEL MAR PINEDO ESPITIA
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
PROGRAMA DE QUÍMICA
MONTERÍA-CÓRDOBA
2021
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SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO EN
PEQUEÑAS COMUNIDADES
Trabajo de grado en la modalidad de monografía para optar al título de Químico
ANGELA PATRICIA GONZÁLEZ REINO
THALÍA DEL MAR PINEDO ESPITIA
DIRECTOR
EDINELDO LANS CEBALLOS
M.Sc. Ciencias Químicas
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
PROGRAMA DE QUÍMICA
MONTERÍA-CÓRDOBA
2021
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Nota de aceptación
_____________________________
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___________________________________
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____________________________________
___________________________________
Director del Trabajo de Grado
EDINELDO LANS CEBALLOS
Jurado
BASILIO DIAZ PONGUTÁ
Jurado
ROBERTH PATERNINA URIBE
iv
AGRADECIMIENTOS
Primeramente, gracias a DIOS por darnos la sabiduría para culminar de la mejor
manera esta etapa de nuestras vidas, en lo personal, familiar y profesional, a nuestros padres
Patricia Espitia Ayaso , Javier Pinedo Herrán, Roger González Velásquez y Gloria Reino
Alean gracias por su apoyo, motivación y esfuerzo por ayudarnos a salir adelante, a todos los
miembros de nuestras familias que nos apoyaron y nos brindaron ánimo y especialmente a
esas personas que no están presentes en este mundo terrenal siempre son importantes y
estarán presentes en nuestro corazón Yineth Páez (QEPD), Silvana González (QEPD),
Carmen Velásquez (QEPD).
Al Grupo de Investigación en Aguas, Pesticidas y Metales Pesados, “GIAMP”
nuestro director M.Sc EDINELDO LANS CEBALLOS, nuestros jurados Basilio Díaz
Pongutá y Roberth Paternina Uribe, por su guía y orientación, y a todos nuestros docentes
por impartirnos sus conocimientos para poder ser buenas profesionales.
A esos amigos que la vida nos regaló y llenan un gran lugar en nuestro corazón al
grupo fusión, Iveth Londoño Olivera, Mariana López Hernández, Cristian Pineda, Heiner
Ruiz, Karen Hernández, por brindarnos su apoyo y su grata compañía en todo nuestro proceso
académico.
Solo nos queda agradecer a la universidad de córdoba por abrirnos las puertas a la
facultad y al programa de Química por toda la formación recibida.
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ABREVIATURAS
DWT: Plantas de tratamiento de agua potable
RWH: Recolección de agua lluvia
POU: Agua en el punto de uso
Ce: Coeficiente de escurrimiento
FIME: Filtración en múltiples etapas
UNT: Unidad nefelométrica de turbidez
OMS: Organización mundial de la salud
PVC: Policloruro de vinilo
HWT: Tratamiento de agua domésticos
CT: Coliformes totales
CF: Coliformes fecales
FM: Filtro de membrana
FOC: Filtro de olla cerámica
SDT: Sólidos totales disueltos
EC: Electrocoagulación
OD: Oxígeno disuelto
IRCA: Índice de riesgo de la calidad del agua para consumo humano
vi
TABLA DE CONTENIDO
LISTA DE FIGURAS ix
LISTADO DE TABLAS x
RESUMEN xi
ABSTRACT xii
1. INTRODUCCIÓN 1
2. OBJETIVOS 4
2.1 OBJETIVOS GENERALES 4
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4
3.DESARROLLO DEL TEMA 5
CAPITULO I. AGUA, BENEFICIOS, SISTEMA DE TRATAMIENTO Y TIPOS 6
1.1AGUA 6
1.2 CONTAMINACIÓN DEL AGUA 8
1.3 SISTEMA DE TRATAMIENTO 10
1.4 TIPOS DE SISTEMA DE TRATAMIENTO 11
1.4.1 SISTEMAS CONVENCIONALES 11
1.4.2 SISTEMAS NO CONVENCIONALES 12
1.4.2.1 BENEFICIOS DE SISTEMAS NO CONVENCIONALES 12
CAPITULO II. ABASTECIMIENTO DE AGUA, ENFERMEDADES, Y
PARÁMETROS DE CALIDAD. 14
2.1 FUENTES DE RECOLECCION DEL AGUA 14
2.2 TIPOS DE ENFERMEDADES PRODUCIDAS POR EL AGUA SIN TRATAR 21
2.3 PARÁMETROS DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA 24
2.3.1 CARACTERÍSTICAS FISICAS DEL AGUA 25
2.3.2 CARACTERÍSTICAS QUIMICAS DEL AGUA PARA CONSUMO 26
2.3.3 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS 28
vii
2.3.4 CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS 31
CAPITULO III. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA EN PEQUEÑAS
COMUNIDADES 32
3.1 CAPTACIÓN DE AGUA DE LLUVIA EN COBERTURA DE VIVIENDAS
RURALES PARA CONSUMO HUMANO EN LA COMUNIDAD DE VILCA
MAQUERA, PUNO-PERÚ. 33
3.2 EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE LA CABECERA
PARROQUIAL CARACOL Y PROPUESTA DE MEJORAS ECUADOR. 35
3.3 EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO
MEDIANTE FILTROS LIFESTRAW® Y OLLA CERÁMICA COLOMBIA. 38
3.3.1 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS DE FILTRACIÓN 40
3.4 DESARROLLO DE UN SISTEMA PARA LA DESINFECCIÓN DE AGUA DE
CONSUMO MEDIANTE TRATAMIENTO ELECTROQUÍMICO ECUADOR. 41
3.4.1 GENERACIÓN DE ESPECIES QUÍMICAS DE ACCIÓN BIOCIDA 41
3.4.2 GENERACIÓN DE CLORO LIBRE 43
3.4.3 DISEÑO DEL SISTEMA DE DESINFECCIÓN 43
3.5 TRATAMIENTO COMPLEMENTARIO DE AGUA POTABLE UTILIZANDO UN FILTRO
DE CARBÓN ACTIVADO IMPREGNADO CON QUITOSANO PRODUCIDOS A PARTIR DE
BIOMASA RESIDUAL PERÚ 45
3.6 AGUA SEGURA PARA COMUNIDADES RURALES A PARTIR DE UN SISTEMA
ALTERNATIVO DE FILTRACIÓN ZONAS RURALES COLOMBIANAS 48
3.7 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SUPERFICIALES PARA CONSUMO
HUMANO EN LA MICROCUENCA DEL RÍO CARRIZAL, ECUADOR. 52
3.7.1 EL SISTEMA DE FILTRADO EN GRAVA + ARENA 53
3.7.2 EL SISTEMA DE FILTRADO EN ZEOLITA 54
3.7.3 DESINFECCIÓN CON CLORO ACTIVO 55
3.8 AGUA DE LLUVIA PARA CONSUMO HUMANO Y USO DOMÉSTICO EN SAN
MIGUEL TULANCINGO, OAXACA MÉXICO 58
3.9 PROPUESTA DE SELECCIÓN DE EQUIPO PARA LA MEJORA DEL
TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE EN EL CENTRO POBLADO PUEBLO NUEVO
DEL DISTRITO DE MOCHUMÍ, LAMBAYEQUE PERÚ 60
3.9.1 SELECCIÓN DE EQUIPO PROPUESTO 60
3.9.1.1 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA DE 1,600 L/H. 60
viii
3.9.1.1.1 TANQUE HIDRONEUMÁTICO CON BOMBA DE 1.5 HP CABEZAL DE
ACERO INOXIDABLE 61
3.9.1.1.2 FILTRO MULTIMEDIA AUTOMÁTICO (GE - USA) 61
3.9.1.1.3 FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO AUTOMÁTICO (GE-USA) 61
3.9.1.1.4 ABLANDADOR AUTOMÁTICO (GE – USA) 61
3.9.1.1.5 PORTA FILTRO Y FILTRO POLYDEPTH 05 MICRAS 4.5 X 20” 61
3.9.1.1.6 PORTA FILTRO Y FILTRO POLYDEPTH 01 MICRA 4.5 X 20” 61
3.9.1.1.7 TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE AGUA BRUTA (2 DE 2500 L) 61
3.9.1.1.8 SISTEMA DE OSMOSIS INVERSA 61
3.10 EVALUACIÓN DE LA ELECTROCOAGULACIÓN EN EL TRATAMIENTO DE
AGUA POTABLE VENEZUELA 62
3.11 BENEFICIOS SOCIO AMBIENTALES POR POTABILIZACIÓN DEL AGUA EN
LOS PUEBLOS PALAFÍTICOS DE LA CIÉNAGA GRANDE DE SANTA MARTA,
COLOMBIA 64
3.12 ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE EN COMUNIDADES RURALES EN EL
CHOCÓ BIOGEOGRÁFICO APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS NO
CONVENCIONALES 65
3.13 PROPUESTA DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA PARA LA
VEREDA ZUMBE UBICADA EN ÚTICA, CUNDINAMARCA 67
4. CONCLUSIONES 76
5. BIBLIOGRAFIA 79
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Sistema de abastecimiento de agua 36
Figura 2. Red existente de agua potable (tubería de polietileno). 37
Figura 3. Recipientes que cogen agua los habitantes de la parroquia Caracol 38
Figura 4. Filtro Lifestraw® familiar y Filtro de Olla Cerámica 39
Figura 5. Esquema de la instalación del sistema de tratamiento 44
Figura 6. Equipo de carbonización utilizado en la preparación de carbón activado 46
Figura 7. Arreglo de accesorios utilizado para las pruebas de tratamiento de agua potable
complementario 47
Figura 8. Esquema del sistema torre del tratamiento 49
Figura 9. Esquema del sistema gravitativo propuesto para el tratamiento de aguas para
consumo humano en las comunidades de Balsa en Medio, Julián y Severino 53
Figura 10. Dimensiones del filtro con arena y grava 54
Figura 11. Dimensiones del filtro de zeolita 55
Figura 12. Tanque para desinfección con cloro 55
Figura 13. Elementos del sistema SCALL en el municipio de San Miguel Tulancingo,
Oaxaca México. 58
Figura 14. Esquema del circuito eléctrico y celda electrolítica a escala de laboratorio 63
Figura 15. Diagrama de flujo del proceso de Purificación mediante unidades compactas de
Ósmosis Inversa. 67
x
LISTADO DE TABLAS
Tabla 1: Enfermedades producidas por el consumo de agua sin tratamiento 24
Tabla 2: Características físicas del agua 25
Tabla 3: Características químicas del agua para consumo humano 26
Tabla 4: Características biológicas 28
Tabla 5: Características físicas del agua para consumo humano 29
Tabla 6: Características químicas del agua para consumo humano 30
Tabla 7: Características químicas que tienen implicaciones en la salud humana 31
Tabla 8: Características microbiológicas 32
Tabla 9: Precios de la implementación del sistema de tratamiento 56
Tabla 10: Resultados de parámetros fisicoquímicos recopilados 70
LISTADO DE GRÁFICOS
Gráfico 1. Turbiedad (NTU) 72
Gráfico 2. pH(valor pH) 74
Gráfico 3.Color (UPC) 75
xi
RESUMEN
Para la realización de esta monografía, se inició de la idea de conocer los sistemas
de tratamiento de agua utilizadas en las pequeñas comunidades las cuales no poseen un
servicio continuo de agua.
Realizando una extensa búsqueda bibliográfica acerca de dichos sistemas se pudo
apreciar que en muchos países en vía de desarrollo no cuentan con las suficientes garantías
para brindarles agua en las mejores condiciones a las comunidades que habitan en las zonas
rurales, las cuales son las más perjudicadas, a raíz de esas consecuencias padecen muchas
enfermedades siendo las gastrointestinales las más recurrentes en toda la población.
El interés de este trabajo se basa en la búsqueda de los sistemas de tratamiento de
agua en las pequeñas comunidades para poder potabilizar el agua de consumo enfocándonos
en los sistemas no convencionales y también indagar si estos sistemas cumplen con todos los
parámetros establecidos para indicar que el líquido es óptimo para su consumo sin que tenga
implicaciones de salud.
Palabras clave: Gastrointestinales, Tratamientos, Potabilizar.
xii
ABSTRACT
For the realization of this monograph, the idea of knowing the water treatment
systems used in small communities which do not have a continuous water service was started.
Carrying out an extensive bibliographic search about these systems, it was possible
to see that in many developing countries they do not have sufficient guarantees to provide
water in the best conditions to the communities that live in rural areas, which are the most
affected as a result of these consequences, suffer from many diseases, gastrointestinal
diseases being the most recurrent in the entire population.
The interest of this work is based on the search for water treatment systems in small
communities to be able to make drinking water drinkable, focusing on unconventional
systems and also investigating whether these systems meet all the parameters established to
indicate that the liquid is optimal for consumption without having health implications.
Keywords: Gastrointestinal, Treatments, Purify
1
1. INTRODUCCIÓN
El acceso al agua con garantías sanitarias es un tema crucial en salud pública, la
garantía sanitaria y la aptitud para el consumo implican que el agua esté libre de cualquier
contaminante perjudicial para la salud (Gómez et al., 2016). La contaminación del agua es
una problemática recurrente en países en vía de desarrollo, y especialmente en poblaciones
vulnerables, dada la imposibilidad económica de acceder a sistemas eficaces de saneamiento,
medios capaces de proporcionar protección contra las enfermedades diarreicas, el cólera, el
tifus y otras transmitidas a través del agua, siendo la causa de millones de muertes infantiles
cada año (Zúñiga et al., 2017) entre 1,7 y 2 millones (Clayton et al., 2019), para lograr la
potabilización es preciso someterla a varios procesos elementales, que comprenden:
clarificación, desinfección, acondicionamiento químico y organoléptico (Zúñiga et al.,
2017).
Para combatir dichos contaminantes y contrarrestar las enfermedades se hace
necesario la implementación de una planta de tratamiento de agua potable es un sistema
concebido para mejorar las características físicas, químicas y microbiológicas del agua, de
modo que sea posible su uso para el aprovechamiento de las diversas facetas de la sociedad
(Arrieta, 2019), las plantas de tratamiento de agua potable ( por sus siglas en ingles DWT)
enfrentan grandes desafíos en la optimización de tecnologías para evitar problemas de salud
humana y asegurar la sostenibilidad ambiental, en correlación directa con el crecimiento
poblacional, menor disponibilidad de fuentes de agua, deterioro por uso de suelo y cambios
climáticos , hidrología y cambios en la calidad del agua (Teodosiu et al., 2018).
2
Las plantas de tratamiento de agua tradicionales adoptan múltiples tratamientos para
tratar secuencialmente el agua cruda para producir agua potable (Zhang et al., 2020). El
derecho a disponer de un confiable abastecimiento de agua potable en el sector rural, se ve
limitado. En las poblaciones rurales, la falta de atención gubernamental sobre la necesidad
de proporcionar sistemas de potabilización y el desconocimiento del derecho a exigirla por
parte de los moradores rurales, ha generado el caldo de cultivo para que estos asentamientos
sean vulnerables a múltiples enfermedades que ya no son problemas en localidades que sí
disponen del servicio de agua potable(Cedeño & Panchano, 2020).
Por lo anterior, en muchas áreas rurales han estado buscando recursos alternativos
que puedan utilizarse para hacer frente a la creciente demanda de agua de manera sostenible.
La recolección de agua de lluvia ( por sus siglas en ingles RWH) es una tecnología que
recolecta y almacena el agua de lluvia, que luego puede usarse para una variedad de
fines domésticos (Alim et al., 2020), también se encuentran los sistema de tratamiento del
agua del tipo filtración de múltiples etapas, estructurado por filtrado en arenas + gravas,
seguido de filtración con las zeolitas y finalmente el proceso de cloración, de igual manera
se tiene la construcción de una torre de tratamiento, que permite mediante clarificación y
filtración dar tratamiento de agua para zonas rurales (Torres et al., 2017).
La importancia de esta monografía, es dar a conocer distintos sistemas de
tratamiento de agua a pequeñas comunidades, teniendo en cuenta los parámetros de calidad
y la necesidad de la población para la obtención del líquido, a partir de una búsqueda
bibliográfica que citan varios sistemas de tratamiento no convencionales donde presentan sus
experiencias dando a conocer los diferentes resultados.
3
Teniendo en cuenta la problemática presentada la cual conlleva a una gran
motivación para seguir estudiando los diferentes sistemas de tratamiento que se utilizan para
potabilizar el agua en las pequeñas comunidades.
4
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL:
Describir los sistemas de tratamiento de agua implementados en pequeñas
comunidades, mediante revisión bibliográfica de parámetros de calidad que garanticen que
el agua sea apta para el consumo humano, disminuyendo los efectos adversos en la población.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
✓ Identificar los sistemas de tratamiento de agua utilizados en pequeñas comunidades
para el consumo humano.
✓ Analizar los parámetros de calidad del agua de cada sistema de tratamiento que
cumplan con las condiciones para consumo humano.
✓ Establecer la relación costo-beneficio indicando cual es más eficiente para la
población.
5
3. DESARROLLO DEL TEMA
Para llevar a cabo esta monografía, fue dividida en tres capítulos, cabe resaltar que
cada capítulo pertenece a la información recopilada de la revisión bibliográfica de artículos,
tesis, trabajos de grado, revistas científicas tomadas de bases de datos como Science Direct,
Scielo, Dialnet, Redib, Doaj, tomando en consideración un periodo de los últimos 5 años
(2015 - 2020), teniendo como referencia algunos países como Perú, Ecuador, México,
Colombia y Venezuela. Se abordan temas sobre el agua, sistema de tratamiento de agua, tipos
de sistema de tratamiento convencionales o no convencionales, las diferentes fuentes de
recolección que utilizan las comunidades para su consumo, distintas enfermedades que
surgen por el consumo de agua sin tratamiento previo y parámetros de calidad de agua.
6
CAPITULO I. AGUA, CARACTERISTICAS, SISTEMA DE TRATAMIENTO Y
TIPOS.
Este capitulo se basa principalmente en el agua, recurso natural importante y vital,
mediante el cual todos los seres habitantes de la tierra necesitamos para abastecer nuestras
necesidades , como su consumo, en la alimentanción, la salud , para bañarse y muchos
beneficios mas, el agua como bien sabemos es un recurso universal del cual surgen muchos
problemas, especialmente la contaminación ya sea por industrias que contaminan los rios,
desechos, plásticos, químicos, una problemática que aborda el mundo entero, lo cual con
lleva a que la población se enferme y tengan una mala calidad de vida, por ello lo que se
quiere dar a conocer son los sistemas de tratamiento para la potabilización de agua para su
uso en las comunidades.
1.1 AGUA
El agua es un recurso vital para los seres humanos, independientemente del tamaño
de la comunidad, la ubicación o el nivel socioeconómico (Mayorga & Mayorga, 2016).
La naturaleza esencial del agua significa que una fuente constante de agua de alta
calidad es vital para la supervivencia y el desarrollo de una comunidad. Por lo tanto, la mala
calidad microbiológica del agua plantea un problema grave e inmediato para la salud
humana. Algunas comunidades no tienen acceso a instalaciones adecuadas de saneamiento o
agua potable, lo que complica las ya de por sí deficientes condiciones de calidad del agua. Se
sabe que esta falta de infraestructura permite que estas comunidades estén expuestas a agua
contaminada patógenamente (Rodríguez et al., 2015).
7
Los tratamientos de agua para adaptarla a distintos usos con fines específicos juegan
un papel muy importante en la actualidad. Son necesarias tecnologías cada vez más
confiables, selectivas, eficientes y económicas para que el acceso a la misma sea mayor, con
el incremento de la cantidad de contaminantes presentes en el agua se hace necesaria la
implementación de nuevas alternativas que presenten una solución eficiente, económica y
accesible para las plantas de potabilización y la comunidad en general (Cuicas & Cuadra,
2017), debido a la importancia del líquido, elemento en el desarrollo de la población que usa
agua en diversas actividades como la agricultura, la industria, el comercio, el hogar entre
otros.
El crecimiento de estas actividades, el desarrollo de las ciudades y de las localidades
rurales, así como el incremento de la población hacen que existan muchas necesidades
(Huaquisto & Chambilla, 2019), con base a todas las necesidades que muchas poblaciones
presentan se implementan muchas fuentes para la potabilización del agua, el consumo de
agua insalubre y malas condiciones de saneamiento e higiene, son factores de riesgo
causantes de enfermedades diarreicas. El 88 % de los casos de diarrea en el mundo, son
atribuibles al consumo de agua no segura o deficiencias en higiene y saneamiento que
resultan en la muerte anual de 1,5 millones de personas, siendo en su mayoría niños menores
de cinco años (Pérez-Vidal et al., 2016).
8
1.2 CONTAMINACIÓN DEL AGUA
El acceso al agua potable es esencial para la vida. Sin embargo, debido al
crecimiento de la población, el incremento de la industrialización y el cambio climático, la
escasez de fuentes de agua para consumo libres de contaminantes es uno de los mayores
problemas que enfrenta la población mundial. Se estima que para el año 2025, el 60 % de la
población mundial sufrirá problemas de escasez de agua. Entre los diferentes contaminantes
del agua (compuestos orgánicos, inorgánicos y microbios), la Organización Mundial de la
Salud considera los microbios como la principal amenaza, tanto en países desarrollados como
en vías de desarrollo (Lösch, 2015).
El agua potable está amenazada por la continua contaminación que genera la
actividad humana y por la disminución de los recursos hídricos como consecuencia del
calentamiento global. Según la Organización Mundial de la Salud, desde el año 2015 solo el
89% de la población mundial tiene acceso a agua apta para consumo y se anticipa que este
porcentaje continuará disminuyendo, aunque se estima que la situación ya es crítica para 260
millones de personas que carecen de agua apta para el consumo. Los contaminantes de agua
fresca incluyen, por un lado, microorganismos bacterianos, virales, fúngicos y parasitarios y,
por el otro, sustancias químicas simples o complejas. Dentro de las sustancias químicas que
más riesgo pueden causar a la salud de la población están los metales pesados, las sustancias
radiactivas, los insecticidas, los fertilizantes, los derivados del petróleo, los residuos tóxicos
industriales, los jabones, las drogas licitas e ilícitas, entre otras. Los agentes contaminantes
de ríos, lagos y otros recursos naturales tienen su origen principal en las actividades
antropogénicas y la vulnerabilidad del suelo para pequeñas y grandes áreas urbanas; no
obstante, las zonas rurales no escapan de la actividad humana contaminante, pues las aguas
9
servidas contienen excretas humanas y animales, residuos químicos e industriales de
empresas privadas o estatales, contaminantes de minería o de la explotación del petróleo y
residuos químicos de campos agrícolas que usan antibióticos, insecticidas y fertilizantes.
Además, El problema de contaminación del agua y del ambiente está llegando a niveles
críticos, en especial en países de bajos y medianos recursos en donde las grandes o medianas
ciudades no cuentan con plantas de tratamiento de agua y donde los ríos contaminados
terminan afectando a las poblaciones cercanas y destruyen a su paso los recursos naturales
de flora y fauna hasta llegar al océano. De acuerdo a la National Oceanic and Atmospheric
Administration, 1.400 millones de libras de basura terminan en el mar cada año. Así, los
océanos también sufren contaminación por metales pesados, químicos, drogas, insecticidas,
sustancias radioactivas y demás contaminantes hidrosolubles (Gómez, 2018).
Teniendo en cuenta el estudio de (Gómez, 2018) sobre el problema de los países de
bajos y medianos recursos es, por tanto, un problema global que afecta a toda la población
mundial. Colombia, a pesar de ser un país de medianos a altos recursos, no cuenta con
sistemas de tratamiento de agua para los ríos que fluyen a lo largo de su territorio. Solo hasta
2017 se inicia la construcción de una planta de tratamiento de agua que permitiría la
descontaminación del 80% del agua del rio Bogotá a partir del 2024. Hasta entonces, los
niveles de extrema contaminación continuaran fluyendo por este rio hasta su desembocadura.
Por otro lado, (Ríos et al., 2017) afirman que la presencia o aumento de bacterias,
parásitos, virus y hongos en el agua surge usualmente por efecto directo o indirecto de
cambios en el medio ambiente y en la población tales como urbanización no controlada,
crecimiento industrial, pobreza, ocupación de regiones antes deshabitadas, y la disposición
inadecuada de excretas humanas y animales. Los cambios relacionados con las actividades
antropogénicas se ven reflejados directamente en el entorno y, por consiguiente, en el recurso
10
hídrico. Las principales actividades que favorecen la contaminación de aguas son las
agropecuarias como movilización de animales, cultivos, abonos orgánicos mal procesados y
disposición inadecuada de aguas residuales que afectan la calidad microbiológica de las
fuentes de agua.
Considerando que, la contaminación que fluye por los ríos de los países es
importante tener en cuenta que no debe consumirse el agua sin tratamiento previo por esto,
muchas poblaciones de los países en subdesarrollo que no están en la capacidad de
implementar plantas de tratamiento, optan por sistemas de tratamientos no convencionales
los cuales algunos resultan aprobables según los parámetros de calidad de agua para cada
país.
1.3 SISTEMA DE TRATAMIENTO
En regiones donde las casas están ubicadas escasamente, las plantas de tratamiento
de agua centralizadas tradicionales no son económicamente viables, con sistemas de
tratamiento de agua domésticos ( por sus siglas en ingles HWT) que se utilizan comúnmente
para proporcionar agua potable para una variedad de actividades domésticas (Afkhami et al.,
2021).
Las plantas de tratamiento enfrentan a numerosos desafíos, incluida la necesidad de
proporcionar un enfoque rentable para eliminar nutrientes y trazar contaminantes orgánicos
de las aguas, sí como adaptarse a los efectos del cambio climático (Cecchetti et al., 2020).
11
1.4 TIPOS DE SISTEMAS DE TRATAMIENTOS DEL AGUA
El agua cruda de la fuente debe ser tratada y purificada antes de que pueda ser
suministrada al público en general para su uso doméstico, industrial o de cualquier otro tipo.
El grado de tratamiento que se debe administrar al agua en particular depende de sus
características y calidad (Vaishnavi et al., 2016), el diseño de una planta de tratamiento
eficiente y económica necesita un estudio basado en la calidad de la fuente y la escogencia
de los procesos más apropiados y de menor costo para producir un líquido de la calidad
requerida (Mayorga & Mayorga, 2016).
Con base a todos los problemas que se presentan para la potabilización del agua se
presentan diferentes métodos de purificación dentro de los más sofisticados como los
convencionales y los no convencionales que son utilizados en las pequeñas comunidades para
su uso y consumo.
1.4.1 SISTEMA CONVENCIONALES
El sistema convencional de tratamiento de agua potable o potable consiste en
coagulación-floculación, sedimentación y pulido final por filtración de medios (Chew et al.,
2016), además de tratamientos complementarios (adsorción con carbón activado y
precloración) (Pérez-Vidal et al., 2016), para gestionar los posibles riesgos microbianos y
cumplir con los estándares de salud del agua potable cada vez más estrictos (Ao et al., 2020)
Por otro lado, (Garfí et al., 2016) menciona que, el tratamiento convencional del
agua incluye coagulación y floculación, sedimentación, filtración, adsorción y desinfección.
12
Se trata de procesos físico químicos que eliminan la turbidez, la materia orgánica y los
patógenos.
1.4.2 SISTEMA NO CONVENCIONALES
Generalmente en regiones rurales, las comunidades carentes de agua potable no
presentan condiciones sociales, económicas y culturales adecuadas para mantener y operar
una estación convencional de tratamiento de agua para estas comunidades. Las opciones de
tratamiento de agua en el punto de uso (POU) son sistemas de bajo costo y pequeño porte
que pueden ser una alternativa para el abastecimiento de agua potable a nivel familiar en
zonas rurales (Duran et al., 2019).
Las alternativas de tratamiento in situ o individuales pueden ser atractivas si se
construyen a partir de materiales comunes y si son lo suficientemente simples como para ser
construidas y mantenidas por los usuarios (Wong & Stenstrom, 2018).
1.4.2.1 BENEFICIOS DE LOS SISTEMAS NO CONVENCIONALES
El agua es, sin duda, el factor limitante más importante, a la vez que condiciona los
caracteres de las plantas y la configuración de las comunidades (Salas et al., 2017).
Las plantas de tratamiento de agua no convencionales presentan muchos beneficios
que las hacen indispensables para los pobladores que no cuentan con el líquido, son
construidas con insumo y materiales de fácil acceso, presentan poco y en algunas ocasiones
no presenta costos de manipulación, fáciles fuentes de recolección, como por ejemplo
captación de agua lluvia.
13
Por otro lado, la tecnología de electrocoagulación es considerada normalmente
como una técnica beneficiosa para el ambiente. Este proceso también es aplicado para la
síntesis de diferentes compuestos orgánicos e inorgánicos, recuperación de suelos
contaminados, desalación de disoluciones, regeneración de oxidantes, reductores, bases y
ácidos por su gran economía y variedad (Cuicas & Cuadra, 2017).
Según algunos autores, las principales ventajas de la electrocoagulación (EC) sobre
el método de coagulación química que se reportan son las siguientes: la electrocoagulación
(EC) requiere equipos relativamente simples, es fácil de utilizar y su operación es flexible.
Los procesos electroquímicos tienen ventajas en la compatibilidad con el ambiente, una
mayor eficiencia termodinámica, mejor selectividad y versatilidad, adicionalmente tienen
menores costos por unidad de carga y requieren mantenimientos más sencillos (Cuicas &
Cuadra, 2017).
Por otro lado, el proceso de electrocoagulación EC se lleva a cabo en tres etapas:
inicialmente se forma el coagulante por oxidación electrolítica del metal en el ánodo, se
desestabilizan los contaminantes y emulsiones y finalmente, se producen flóculos por
agrupación de partículas del contamínate o adsorción en el flóculo de compuestos químicos
presentes en la solución; esta técnica, el empleo de electrones como reactivo es útil no solo
para suprimir el uso de reductores y oxidantes cuyos productos de oxidación o reducción
suelen ser contaminantes, sino que también reduce el número de etapas en la síntesis de
diferentes compuestos disminuyendo de esta forma la contaminación originada por el
proceso químico (Cuicas & Cuadra, 2017).
Se realizaron 6 muestreos de 18.5 L de agua cruda en la toma muestra de entrada a
la planta de potabilización y se delimitaron los parámetros fisicoquímicos de mayor
importancia mediante datos proporcionados por la empresa Hidrofalcón. La determinación
14
de las propiedades fisicoquímicas de interés se efectuó siguiendo la metodología analítica
descritas en el Standard Methods [20]: color (Espectrofotométrica SM-2120-C), turbidez
(Nefelométrico SM-2130-B), sólidos totales (Gravimétrico SM-2540-B). Se implementó una
celda electrolítica a escala de laboratorio tipo batch con capacidad de un litro (1 L) conectada
a una fuente de poder y se realizaron mediciones de pH al inicio de cada experimento (Cuicas
& Cuadra, 2017).
CAPITULO II. ABASTECIMIENTO DE AGUA, ENFERMEDADES, Y
PARÁMETROS DE CALIDAD.
Este capítulo aborda las fuentes de recolección de agua para los distintos sistemas
de tratamiento, esta agua recolectada provoca enfermedades cuando es consumida sin
tratamiento por lo cual en este capítulo se mencionará las enfermedades más recurrentes en
las comunidades, las cuales se pueden prevenir mediante los sistemas de tratamiento los
cuales tengan un costo-beneficio rentable para la población, y cumpla con los parámetros de
calidad requerido para la potabilización del agua.
2.1 FUENTES DE RECOLECCIÓN DEL AGUA
Las fuentes de abasto de agua para el consumo humano pueden ser superficiales
(ríos, arroyos, lagos, humedales, estuarios, etc.); pluviales (aguas de lluvia) y; subterráneas
(manantiales, pozos, nacientes). Para elegir alguna de ellas, existen restricciones relacionadas
con la calidad del líquido, normas en las diferentes localidades, disponibilidad de la misma
y necesidades de la población a abastecer (Carreño et al., 2019).
15
A pesar de que el 75% de la superficie terrestre está ocupada por agua, solamente el
2.76% es agua dulce y finalmente por su accesibilidad, sólo el 0.62% está disponible para el
consumo humano que es agua subterránea y superficial. En todas partes del mundo cada vez
es más difícil obtenerla, por lo que en varios países se ha vuelto un grave problema social
(Jofre, 2015).
Además, (Jofre, 2015) afirma que, en la zona central montañosa del estado de
Veracruz incluida la microcuenca del río Pixquiac, existe una gran generación de niebla
durante todo el año, siendo más notable en el periodo de noviembre a mayo, por lo que la
captura artificial del agua a partir de la niebla puede ser un recurso hídrico alterno viable para
la utilización y el consumo humano. Posteriormente, para la captación de agua a partir de la
niebla se realizó cerca del poblado de Mariano Escobedi, en la microcuenca del río Pixquiac
en la zona central montañosa, el promedio anual de días con niebla es de 44.2 normales
climatológicas; para recolectar el agua se utilizaron captadores en forma de rectángulo
hechos de malla plástica (mosquitero de 3m2 , 1m de altura por 3m de base con una separación
del tejido de 1mm), a esta malla se le coloco en la base una canaleta de PVC de 5.08 cm de
diámetro y 3.2 m de largo con una manguera adherida uno de los extremos para que el agua
captada de la niebla siga escurriera a través de la malla y se canalizara a un recipiente
recolector.
Por otro lado, En la provincia del Chaco (Argentina), solamente el 58,6 % de los
hogares tienen acceso al sistema de distribución del agua potable dentro de la vivienda,
mientras que en el 17,9 % de los hogares el acceso a la red pública tiene lugar fuera de
aquella. El resto de los hogares (23,5 %) se abastecen de agua a partir de fuentes subterráneas,
superficiales, de lluvia o bien por trasporte por cisternas. A su vez, solo el 26,4 % de los
16
hogares tienen cloaca conectada a la red pública. En el resto de los hogares, la descarga de
los efluentes cloacales se realiza a través de cámara séptica, pozo ciego o a excavaciones
directas en la tierra (Lösch, 2015).
Desde el punto de vista de, (Chino et al., 2016), la captación de agua de lluvia es un
sistema ancestral que ha sido practicado en diferentes épocas y culturas; este sistema es un
medio fácil de almacenar agua y sensato de obtener agua para el consumo humano y para el
uso agrícola en aquellos lugares del mundo con alta o media precipitación y en donde no se
cuenta con la suficiente cantidad y calidad de agua para consumo humano, se puede recurrir
al agua de lluvia como fuente de abastecimiento, el agua pluvial captada en techos y áreas de
escurrimiento debe ser conducida al sistema de almacenamiento, mediante canaletas de
lámina galvanizada y tubería de PVC, cuando la pendiente es mayor al 10% y se trata de
laderas colectoras del agua de lluvia, es necesario contar con un dispositivo hidráulico o un
sedimentador para reducir la velocidad del agua y al mismo tiempo sedimentar los sólidos en
suspensión contenidos en el escurrimiento del agua del área de captación. Por otra parte, se
construye depósito de almacenamiento del agua de lluvia, que consiste en depositarla dentro
de cisternas, para abastecer a una población considerada durante los meses de sequía y los de
no sequía. Los materiales de construcción de la cisterna son de concreto, tabique o
revestimiento con geomembrana. Ésta resulta más económica, impermeable y proporciona
agua segura para uso doméstico y consumo humano.
Asimismo, (Pérez et al., 2017) menciona que, la captación y purificación del agua
de lluvia representa una alternativa viable, efectiva, eficiente y sustentable para proporcionar
agua en cantidad, calidad y de forma continua a poblaciones que no tienen acceso al agua
entubada.
17
Ahora bien, (Pérez-Vidal et al., 2016) indican con relación al uso de sistemas de
filtración caseros, que existen estudios a nivel internacional que han evaluado la viabilidad
de diferentes tecnologías para comunidades rurales como filtros lentos en arena, filtros de
velas cerámicas, filtros de membrana y Ollas cerámicas. En Colombia se reportan algunos
estudios relacionados con filtros de velas cerámicas y ollas cerámicas, operados durante
cortos periodos de tiempo.
La investigación se realizó en el Laboratorio de análisis Ambiental de la
Universidad de Boyacá (Tunja, Colombia) durante un periodo de 6 meses. En el estudio se
evaluaron por duplicado y bajo condiciones controladas, dos modelos de filtros caseros:
Filtro de membrana Lifestraw® familiar (FM) de tecnología suiza desarrollada por la
compañía internacional Vestergard y distribuida en Colombia por Iwana Green y el Filtro de
Olla Cerámica (FOC) impregnada de plata coloidal, fabricada en Colombia. La fase
experimental del estudio comprendió tres fases: i) preparación del sustrato sintético, ii)
Operación y mantenimiento de los sistemas de filtración y iii) análisis estadístico de
resultados (Pérez-Vidal et al., 2016).
Se estableció un volumen diario a filtrar de sustrato sintético de 7,5 litros por filtro;
esta cantidad es equivalente al requerimiento mínimo de agua para el consumo humano y
preparación de alimentos por persona, considerando las necesidades de las mujeres lactantes.
Se empleó agua ultrapura en un equipo de purificación (Cascada™ Pall Corporation) como
base para la preparación del sustrato. Se ajustaron las variables de Turbiedad, Sólidos
Disueltos Totales (SDT) y E. Coli (Pérez-Vidal et al., 2016).
Para garantizar la homogeneidad del sustrato sintético, se preparaban diariamente
30 litros en un mismo recipiente. Durante la operación de los sistemas se realizó el
18
seguimiento diario de la Turbiedad (Método: 2130B) en el sustrato y el efluente filtrado y la
medición semanal de SDT (Método: 2540B; 2540D) y E. coli (Método: SM9222B).
Adicionalmente, se realizó la medición de otros parámetros de control como pH (4500-H+B),
conductividad (2510B), color aparente (2120F) y la tasa de filtración (L/hora). Las
actividades de mantenimiento se realizaron conforme a lo recomendado por los proveedores
de cada sistema y para el análisis estadístico, basado en un modelo completamente al azar,
se definieron como variables de respuesta turbiedad y E. coli y se emplearon herramientas de
la estadística descriptiva y un análisis de varianza (ANOVA) para determinar diferencias
significativas. Para el procesamiento de los datos se empleó el software de libre acceso “R-
Project” (Pérez-Vidal et al., 2016).
Por cuanto a, (Guillemes Peira, 2015) enfatiza que , la mejora en los estándares de
calidad del agua potable, han hecho que los procesos electroquímicos ganen cada vez más
importancia en las últimas dos décadas, e incluso actualmente hay compañías que suministran
sistemas electroquímicos para tratamiento de potabilización y desinfección de agua. Los
procesos electroquímicos han alcanzado un estado en el cual no son solamente comparables
desde el punto de vista económico con otros procesos, sino que también son más eficientes,
compactos y automatizados. Los procesos electroquímicos utilizados en el tratamiento de
aguas, emplean electricidad para producir una reacción química destinada a la eliminación o
destrucción del contaminante presente en el agua.
La desinfección electroquímica aplicada trabajó sin adición de compuestos
químicos en el agua a tratar, pero basándose en parte en la acción biocida de diferentes
sustancias químicas, que en este caso fueron producidas electroquímicamente. De esta
manera la desinfección electroquímica de agua, puede definirse como la eliminación de
19
patógenos y determinadas sustancias por aplicación de una corriente eléctrica en el agua,
mediante el empleo de los electrodos adecuados (Guillemes Peira, 2015).
Con respecto al tratamiento de agua potable con carbón activado (Cruz et al., 2015)
agrega que, la agricultura es una de las actividades económicas más importantes en el Perú,
teniendo como cultivos sembríos de arroz, banano, mango, cacao, café, entre otros, producto
del procesamiento de los mismos, en los niveles primarios y secundarios, se generan una
serie de residuos que en condiciones actuales de manejo causan diversos impactos negativos
sobre el ambiente. La cantidad de residuos agrícolas y agroindustrial una de las alternativas
para el reciclaje de estos materiales es su potencial utilización para la elaboración de carbón
activado, un material de alta área superficial que tiene múltiples aplicaciones en los campos
del tratamiento de agua y aire contaminados y en diversas actividades productivas como
agrícola, pecuaria, agroindustrial y médica.
Se preparó carbón activado a partir de coronta de maíz, que utilizo coronta de maíz molida,
seca y tamizada a un tamaño de partícula entre 0.5 y 1 mm. Luego una impregnación en seco
con ZnCl2 en proporción 1/1 para pasar a una carbonización a 600°C durante 2 horas bajo
atmosfera de nitrógeno (Figura 1). Finalmente, el carbón obtenido se lavó con una solución
de HCl al 1% y lavados consecutivos, con solución de HCl al 0,5 N; el enjuague se hizo con
agua destilada a punto de ebullición y luego agua destilada a temperatura ambiente de forma
exhaustiva. El carbón lavado se secó durante 24 horas a temperatura de 100 °C en una estufa
(Cruz et al., 2015) .
Una muestra de quitosano elaborado de cartílago (pluma) de pota; se disolvió en
solución de ácido acético al 1% durante 24 horas bajo agitación continua en un agitador
magnético, se utilizó 500 ml de esta solución para sumergir 40 g de carbón activado de
20
coronta de maíz. La mezcla se colocó en un recipiente plástico y se agito por 4 horas, luego
de la impregnación el carbón se filtró y se lavó consecutivamente con agua destilada a
temperatura ambiente, para retirar el resto de quitosano; finalmente el carbón impregnado se
secó a una temperatura de 50 °C durante 24 horas; para comprobar la presencia de quitosano
sobre la superficie de carbón activado se tomaron micrografías de microscopia electrónica
de los carbones activados utilizando un microscopio electrónico de barrido VEGA 3
TESCAN (Cruz et al., 2015).
Posteriormente, se colocaron 30 gramos del carbón activado impregnado, en un
soporte de plástico de 1.5” de diámetro y se dispuso en un arreglo de tuberías y accesorios.
El sistema diseño y construcción simuló las condiciones en la que es transportada el agua
potable a nivel casero. No se esterilizó y/o desinfectó el sistema previamente a las pruebas
realizadas. El sistema contó con una conexión de recirculación para el agua que no pasaba a
través del filtro, retornando el agua sin tratar al tanque de almacenamiento de agua potable.
La muestra de agua potable se colectó del sector “El Milagro”. Esta muestra de agua se alma
cenó en un balde de plástico tapado herméticamente durante un período de 35 horas, que es
el tiempo de almacenamiento de agua que las familias utilizan en zonas donde el flujo de
agua no es constante (Cruz et al., 2015).
Inicialmente se lavó el sistema con el agua potable muestreada durante 10 minutos
sin que este pase por el filtro de carbón con la finalidad de eliminar posibles rezagos de agua
y solidos dentro del sistema y saturar el sistema acorde a las condiciones de calidad del agua
potable inicial. Los parámetros físico-químicos y microbiológicos analizados fueron: pH,
concentración de cloro residual (mg/L), turbidez (NTU), fosfatos (mg/L), nitritos (mg/L) y
contenido total de bacterias heterótrofas (UFC/ml). Las muestras fueron tomadas a distintos
21
tiempos desde el inicio del experimento hasta 130 minutos después. Adicionalmente el caudal
de agua después de pasar por el filtro fue medido y registrado (Cruz et al., 2015).
2.2 TIPOS DE ENFERMEDADES PRODUCIDAS POR EL AGUA SIN TRATAR
La presencia o aumento de bacterias, parásitos, virus y hongos en el agua surge
usualmente por efecto directo o indirecto de cambios en el medio ambiente y en la población
tales como urbanización no controlada, crecimiento industrial, pobreza, ocupación de
regiones antes deshabitadas, y la disposición inadecuada de excretas humanas y animales. los
problemas de desplazamiento, la respuesta ineficiente de los servicios de salud, la poca
inversión de los estados en la garantía de la potabilización del agua para toda la población,
la falta de control de brotes y la falta de intervención de los sistemas de salud pública,
favorecen la propagación, incidencia, morbilidad y mortalidad asociada a enfermedades
relacionadas con el agua de consumo, principalmente en países en vía de desarrollo (Ríos
et al., 2017).
Los tratamientos de agua para adaptarla a distintos usos con fines específicos juegan
un papel muy importante en la actualidad. Son necesarias tecnologías cada vez más
confiables, selectivas, eficientes y económicas para que el acceso a la misma sea mayor.
Mientras que la cantidad total de agua permanece constante, su demanda es creciente día a
día. Este aumento en la demanda, no solo es en cantidad sino también en calidad y la
contaminación que las personas producimos en el agua de superficie o subterránea, aumenta
en forma alarmante el problema de disponibilidad (Cuicas & Cuadra, 2017).
22
Por lo anterior, el agua, aunque vital para la vida, también es el vehículo de
transmisión de enfermedades transmitidas por el agua, se estima que el 80% de las
enfermedades y muertes en el mundo en desarrollo son causadas por enfermedades
transmitidas por el agua. Las fuentes de agua potable contaminadas son vías importantes de
transmisión de una serie de enfermedades infecciosas (Khothalang E Molefe et al., 2020).
Una de las enfermedades que más afectan a las comunidades es la diarrea. Esta es
un síntoma de la infección causada por una serie de microorganismos transmitidos a través
del agua o de los alimentos contaminados con heces humanas o animales, así como también
por la inadecuada higiene personal. El 88% de los casos de diarrea en todo el mundo están
vinculados con la insalubridad del agua, el saneamiento inadecuado o la higiene insuficiente,
y da lugar a 1,5 millones de muertes cada año, principalmente en niños pequeños. Entre los
microorganismos causantes de diarrea que pueden transmitirse por el agua se encuentran
diferentes protozoos, como Entamoeba hystolítica, Giardia lamblia, Balantidium coli,
Cryptosporidium parvum o Cyclosporacayetanensis; bacterias como Escherichia coli
0157:H7,Campylobacter jejuni, Yersina enterocolítica o Salmonella; y también diferentes
virus: echo virus, rotavirus, adenovirusentéricos; entre otros (Rodriguez et al., 2018).
También, en la región de América latina y el caribe, las enfermedades diarreicas
constituyen la segunda causa de morbi-mortalidad de niños menores de cinco años y en
Colombia ocasionan la muerte de 2.300 personas anualmente (Pérez-Vidal et al., 2016).
Asimismo, parasitarios tales como los quistes de Cryptosporidium (Juárez et al., 2015) .
Posteriormente, Legionella pneumophila es el principal patógeno trasmitido por el agua y
produce el 90% de los casos de legionelosi (Lösch & Merino, 2016).
23
El consumo permanente de agua con una calidad no apta para la salud representa un
riesgo de diversas enfermedades cutáneas, dentales, hepáticas y óseas, donde la aparición de
cáncer es común. En consecuencia, el contenido de diversos elementos químicos disueltos
en el agua no debe superar el límite óptimo permitido de ingesta para el organismo humano.
Por ejemplo, el flúor (F) es un elemento importante para la salud humana que se obtiene en
forma de fluoruro (F-) principalmente a través del consumo de agua subterránea. Sin
embargo, si el agua de ingesta tiene más de 1.2 mg/L de fluoruro, límite máximo
recomendado por la OMS (2012), representa un riesgo para la salud (Álvarez et al., 2015)
La Esquistosomiasis es una de las enfermedades parasitarias transmitidas por el agua
más prevalentes en el África subsahariana causada por gusanos trematodos del género
Schistosoma (Clase: Trematoda, Familia: Schistosomatidae), aproximadamente 200 millones
de personas están infectadas la esquistosomiasis, es endémica y plantea problemas de salud
pública caracterizados por una alta morbilidad, repercusiones socioeconómicas negativas y
mortalidad (Mbereko et al., 2020).
La ONU (2014) señala que la décima parte de enfermedades bacterianas y virales
ocasionadas por agentes infecciosos transportados al ser humano provienen del consumo de
agua no apta y que podrían prevenirse al realizar procesos adecuados de tratamiento,
abastecimiento, saneamiento, higiene y gestión de los recursos hídricos (Carreño et al., 2019).
24
Tabla 1: Enfermedades producidas por el consumo de agua sin tratamiento.
Patógenos y Microorganismos Enfermedad
Protozoos
Entamoeba hystolítica
Giardia lamblia
Balantidium coli
Cryptosporidium parvum o
Cyclosporacayetanensis
Diarrea
Bacterias
Escherichia coli
Campylobacter jejuni
Yersina enterocolítica o Salmonella
Virus
Echo virus
Rotavirus
Adenovirusentéricos.
Parasitarios
Quistes de Cryptosporidium
Diarrea
Legionella pneumophila Legionelosi
Gusanos trematodos del género Schistosoma Esquistosomiasis
2.3 PARÁMETROS DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA
Según la OMS, las normas sobre el agua de consumo pueden diferir, en naturaleza
y forma, de unos países o regiones a otros. No hay un método único que pueda aplicarse de
forma universal. En la elaboración y la aplicación de normas, es fundamental tener en cuenta
las leyes vigentes y en proyecto relativas al agua, a la salud y al gobierno local, así como
evaluar la capacidad para desarrollar y aplicar reglamentos de cada país.
25
2.3.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL AGUA
Existen ciertas características del agua, se consideran físicas porque son perceptibles
por los sentidos (vista, olfato o gusto), y tienen incidencia directa sobre las condiciones
estéticas y de aceptabilidad del agua (Pradillo, 2016).
Tabla 2: Características físicas del agua.
CARACTERISTICAS FISICAS DEL AGUA
COLOR
Puede estar ligada a la turbidez o presentarse independiente de ella. Aún
no es posible establecer las estructuras químicas fundamentales de las
especies responsables del color, se atribuye comúnmente a la presencia de
taninos, lignina, ácidos húmicos, ácidos grasos, ácidos fúlvicos.
• la descomposición de la materia;
• la materia orgánica del suelo;
• la presencia de hierro, manganeso y otros compuestos metálicos.
OLOR Y SABOR
Las sustancias generadoras de olor y sabor en aguas crudas pueden ser o
compuestos orgánicos derivados de la actividad de microorganismos y
algas, o provenir de descargas de desechos industriales.
TEMPERATURA
Por lo general influye en el retardo o aceleración de la actividad biológica,
la absorción de oxígeno, la precipitación de compuestos, la formación de
depósitos, la desinfección y los procesos de mezcla, floculación,
sedimentación y filtración.
Existen múltiples factores, que principalmente son ambientales, pueden
hacer que la temperatura del agua varíe.
pH
El pH influye en algunos fenómenos que ocurren en el agua, como la
corrosión y las incrustaciones en las redes de distribución. Aunque podría
decirse que no tiene efectos directos sobre la salud, sí puede influir en los
procesos de tratamiento del agua, como la coagulación y la desinfección.
Por lo general, las aguas naturales (no contaminadas) exhiben un pH en el
rango de 6 a 9.
TURBIDEZ
Es originada por las partículas en suspensión o coloides. Es decir, causada
por las partículas que, por su tamaño, se encuentran suspendidas y reducen
la transparencia del agua en menor o mayor grado. La medición de la
turbidez se realiza mediante un turbidímetro o nefelómetro.
Fuente: (Pradillo, 2016)
26
2.3.2 CARACTERISTICAS QUÍMICAS DEL AGUA
Los múltiples compuestos químicos disueltos en el agua pueden ser de origen
natural o industrial y serán benéficos o dañinos de acuerdo a su composición y concentración.
Vamos a ver las particularidades de algunos de ellos (Pradillo, 2016).
Tabla 3: Características químicas del agua para consumo humano
CARACTERISTICAS QUÍMICAS DEL AGUA
ALUMINIO
Es un componente natural del agua, debido principalmente a que forma parte
de la estructura de las arcillas. Puede estar presente en sus formas solubles o
en sistemas coloidales, responsables de la turbidez del agua. El problema
mayor lo constituyen las aguas que presentan concentraciones altas de
aluminio, las cuales confieren al agua un pH bajo.
MERCURIO
Se considera al mercurio un contaminante no deseable del agua, ya que es un
metal pesado muy tóxico para el hombre. En el agua, se encuentra
principalmente en forma inorgánica, que puede pasar a compuestos orgánicos
por acción de los microorganismos presentes en los sedimentos. De estos,
puede trasladarse al plancton, a las algas y, sucesivamente, a los organismos
de niveles tróficos superiores como peces, aves rapaces e incluso al hombre.
PLOMO
Prácticamente no existe en las aguas naturales superficiales, pudiendo
detectarse su presencia en algunas aguas subterráneas. Su presencia en aguas
superficiales generalmente proviene y es consecuencia de vertidos
industriales. En instalaciones antiguas, la mayor fuente de plomo en el agua
de bebida proviene de las tuberías de abastecimiento y de las uniones de
plomo.
HIERRO
Por lo general, no produce trastornos en la salud en las proporciones en que
se lo encuentra en las aguas naturales. La presencia de hierro puede afectar el
sabor del agua. También puede formar depósitos en las redes de distribución
y causar obstrucciones, así como alteraciones en la turbidez y el color del
agua. Tiene gran influencia en el ciclo de los fosfatos, lo que hace que su
importancia sea muy grande desde el punto de vista biológico.
FLUORURO
Elemento esencial para la nutrición del hombre. Su presencia en el agua de
consumo a concentraciones adecuadas combate la formación de caries dental,
principalmente en los niños. Sin embargo, si la concentración de fluoruro en
el agua es alta, podría generar “fluorosis” y dañar la estructura ósea, los
efectos tóxicos ocurren con concentraciones excesivamente altas.
En el agua potable puede existir debido a la corrosión de las cañerías de
viviendas, la erosión de depósitos naturales y el percolado de conservantes de
27
COBRE
madera, también, por el sulfato de cobre que se aplica para controlar las algas
en plantas de potabilización. En concentraciones muy altas la presencia de
cobre da un sabor muy desagradable al agua.
CLORURO
En el agua potable, su presencia se debe al agregado de cloro en las estaciones
de tratamiento como desinfectante. El cloruro, en forma de ion Cl-, es uno de
los aniones inorgánicos principales en el agua, sin embargo, en altas
concentraciones puede tener un sabor salado fácilmente detectable si el anión
está asociado a los cationes sodio o potasio, pero el sabor no es apreciable si
la sal disuelta es cloruro de calcio o magnesio, ya que en estos casos el sabor
salado no se aprecia.
A partir de ciertas concentraciones, los cloruros pueden ejercer una acción
corrosiva y erosionante, en especial a pH bajo.
SULFATOS
Son un componente natural de las aguas superficiales y, en general, no se
encuentran en concentraciones que puedan afectar a su calidad, pueden
provenir de la oxidación de los sulfuros existentes en el agua.
Los sulfatos de calcio y magnesio contribuyen a la dureza del agua. Un alto
contenido de sulfatos puede proporcionar sabor amargo al agua y podría tener
un efecto laxante, sobre todo cuando se encuentra presente el magnesio.
Cuando el sulfato se encuentra en concentraciones excesivas le confiere
propiedades corrosivas.
NITRITOS Y
NITRATOS
Las concentraciones altas de nitratos generalmente se encuentran en el agua
en zonas rurales por la descomposición de la materia orgánica y los
fertilizantes utilizados. Si un recurso hídrico recibe descargas de aguas
residuales domésticas, el nitrógeno estará presente como nitrógeno orgánico
amoniacal, el cual, en contacto con el oxígeno disuelto, se irá transformando
por oxidación en nitritos y nitratos. Este proceso de nitrificación depende de
la temperatura, del contenido de oxígeno disuelto y del pH del agua.
El ion nitrito es menos estable que el ion nitrato. Es muy reactivo y puede
actuar como agente oxidante y reductor, por lo que solo se encuentra en
cantidades apreciables en condiciones de baja oxigenación. Esta es la causa
de que los nitritos se transformen rápidamente en nitratos y que,
generalmente, estos últimos predominen en las aguas, tanto superficiales
como subterráneas.
Fuente: (Pradillo, 2016)
La principal norma que rige el tema de la calidad del agua en Colombia es el
Decreto 1575 del 22 de Junio 2007. De la resolución numero 2115 (IRCA). La entidad
encargada de regular la calidad del agua a nivel mundial es la Organización Mundial de la
Salud (OMS).
28
2.3.3 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
Las aguas poseen en su constitución una gran variedad de elementos biológicos,
desde microorganismos hasta peces. El origen de los microorganismos puede ser natural,
provenir de contaminación por vertidos industriales o por arrastre de los existentes en el suelo
por acción de la lluvia. La cantidad de microorganismos va acompañando las características
físicas y químicas del agua, ya que cuando el agua tiene temperaturas templadas y materia
orgánica disponible, la población crece y se diversifica. Por tanto, la biodiversidad de un agua
natural indica la poca probabilidad de que la misma se encuentre contaminada. Sin embargo,
para que el agua se destinada a la provisión de agua potable, debe ser tratada para eliminar
los elementos biológicos que contiene (Pradillo, 2016).
Tabla 4: Características biológicas.
CARACTERISTICAS BIOLÓGICAS
ALGAS
Contienen fundamentalmente clorofila necesaria para las actividades fotosintéticas y
por lo tanto necesitan la luz solar para vivir y reproducirse. La mayor concentración
se da en los lagos, lagunas, embalses, remansos de agua y con menor abundancia en
las corrientes de agua superficiales. Las algas a menudo tienen pigmentos que pueden
colorear el agua.
BACTERIAS
Las que se pueden encontrar en el agua son de géneros muy numerosos, pero las
patógenas para el hombre son las bacterias coliformes y los estreptococos, que se
utilizan como índice de contaminación fecal.
HONGOS,
MOHOS Y
LEVADURAS
Pertenecen al grupo de bacterias, pero no contienen clorofila y en general son
incoloras. Todos estos organismos son heterótrofos y en consecuencia dependen de
la materia orgánica para su nutrición.
Fuente: (Pradillo, 2016)
Como se menciona anteriormente, los microorganismos tienes origen natural o por
contaminación ya sea por el residuo de las industrias o transporte de los mismo mediante el
29
agua lluvia, por lo cual el agua para poder ser consumida debe someterse a tratamientos para
su potabilización y así eliminar todos los contaminantes biológicos que están presentes en
ella, como las algas, bacterias, hongos, mohos y levaduras.
Tabla 5: Características físicas del agua para consumo humano.
Características físicas Expresadas como Valor máximo aceptable
Color aparente Unidades de Platino Cobalto
(UPC)
15
Olor y Sabor Aceptable ó no aceptable Aceptable
Turbiedad Unidades Nefelométricas de
turbiedad (UNT)
2
Fuente: (Resolución, 2115)
Las características físicas son aquellas que son apreciables por los sentidos vista,
olfato y gusto, por ejemplo, el color puede observarse pequeñas suspensiones, puede ser por
la descomposición de la materia. Así mismo, el olor y saber pueden deber por la
contaminación del agua por las industrias. Por lo tanto, el agua para consumo humano no
podrá sobrepasar los valores máximos aceptables señalados en la (Resolución, 2115) para
Colombia.
30
Tabla 6: Características químicas del agua para consumo humano.
Elemento, compuestos
químicos y mezclas de
compuestos químicos
diferentes a los plaguicidas y
otras sustancias.
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
Policiclicos (HAP)
HAP 0,01
Fuente: (Resolución, 2115)
Las características químicas son las que más afectan la contaminación del agua, los
compuestos químicos se encuentran disueltos en el agua por lo general es debido por vertidos
industriales que causan daño dependiendo de su concentración. Por lo cual los tratamientos
31
de agua potable deben cumplir con los valores máximos permisibles para que el agua sea
apta para el consumo humano.
Tabla 7: Características químicas que tienen implicaciones en la salud humana.
Elementos, compuestos
químicos y mezclas de
compuestos químicos que
tienen implicaciones sobre la
salud humana.
Expresado como
Valor máximo aceptable
(mg/L)
Carbonato Orgánico Total COT 5,0
Nitritos NO2- 0,1
Nitratos NO3- 10
Fluoruros F- 1,0
Fuente: (Resolución, 2115)
2.3.4 CARACTERISTICAS MICROBIOLÓGICAS
Las características microbiológicas del agua para consumo humano deben
enmarcarse dentro de los siguientes valores máximos aceptables desde el punto de vista
microbiológico, los cuales son establecidos teniendo en cuenta los límites de confianza del
95% y para técnicas con habilidad de detección desde 1 Unidad Formadora de Colonia (UFC)
ó 1 microorganismo en 100 cm3 de muestra (Resolución, 2115).
32
Tabla 8: Características microbiológicas.
Técnicas utilizadas Coliformes Totales Escherichia coli
Filtración por membrana 0 UFC/cm3 0 UFC/100 cm3
Enzima Sustrato < de 1 microorganismo en
100 cm3
< de 1 microorganismo en
100 cm3
Sustrato Definido 0 microorganismo en 100cm3 0 microorganismo en 100 cm3
Presencia-Ausencia Ausencia en 100 cm3 Ausencia en 100 cm3
Fuente: (Resolución, 2115)
CAPITULO III. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA EN PEQUEÑAS
COMUNIDADES
Este capítulo tiene como objetivo describir cada uno de los sistemas de tratamiento
de agua en pequeñas comunidades, a partir de la información bibliográfica en bases de datos
y artículos científicos 2015-2021, se tratan de metodologías electroquímicas, filtración,
además, con fuentes de abastecimiento muy fáciles para la población como captación de agua
lluvia y pozos entre otros.
33
3.1 CAPTACIÓN DE AGUA DE LLUVIA EN COBERTURA DE VIVIENDAS
RURALES PARA CONSUMO HUMANO EN LA COMUNIDAD DE VILCA
MAQUERA, PUNO-PERÚ.
El método utilizado para la recolección de agua en la comunidad de Vilva Maquera,
Perú, es mediante la captación de agua lluvia, una alternativa para almacenar agua lluvia que
se puede utilizar para muchos beneficios para esta comunidad se utiliza para el consumo
humano.
Posteriormente, (Chino et al., 2016) menciona que, la captación de agua de lluvia es
un sistema ancestral que ha sido practicado en diferentes épocas y culturas. En aquellos
lugares del mundo con alta o media precipitación y en donde no se cuenta con la suficiente
cantidad y calidad de agua para consumo, los sistemas de abastecimiento de agua de lluvia
son utilizados intensivamente en muchas zonas del planeta y es el resultado de las
necesidades de demanda de agua, se implementan cuando no existe una red de acueducto o
el suministro es deficiente, cuando no se dispone de los recursos, es fácil de operar y tiene la
acepción cultural.
Además, (Chino et al., 2016) Afirma que la captación de agua de lluvia es
considerada, como una tecnología utilizada para habilitar los techos y los pisos, o bien, otras
áreas impermeables de las construcciones, para luego almacenarlo en diversos tipos de
cisternas; en este sentido, se tiene que el sistema de captación de agua de lluvia en techos
requiere una serie de componentes de fácil instalación y disposición; los componentes de los
sistemas de captación de agua de lluvia están compuesto de: área de captación, recolección
y conducción, interceptor y almacenamiento.
34
El área de captación está conformada por el techo de la vivienda, el mismo que debe
tener la superficie y pendiente adecuadas para que facilite el escurrimiento del agua de lluvia
hacia el sistema de recolección. Los materiales empleados en la construcción de techos para
la captación de agua de lluvia son la plancha metálica ondulada, tejas de arcilla, paja; cuando
llueve, existen pérdidas de agua en el techo debido a infiltraciones, por evaporación del agua
que humedece la superficie y por salpicaduras, debido a fuertes vientos (Chino et al., 2016).
También, (Chino et al., 2016) destaca que. La recolección y conducción es un
componente esencial de los sistemas de captación de agua pluvial en techos, ya que conducirá
el agua recolectada por el techo directamente hasta el tanque de almacenamiento. Está
conformado por las canaletas que van adosadas en los bordes más bajos del techo, en donde
el agua tiende a acumularse antes de caer al suelo. El material de las canaletas debe ser
liviano, resistente al agua y fácil de unir entre sí, a fin de reducir las fugas de agua. Al efecto,
se puede emplear materiales, como el bambú, madera, metal o PVC. Las canaletas de metal
son las que más duran y menos mantenimiento necesita, sin embargo, son costosas. Las
canaletas confeccionadas a base de bambú y madera son fáciles de construir, pero se
deterioran rápidamente. Las canaletas de PVC son más fáciles de obtener, durables y no son
muy costosas.
El interceptor, conocido también como dispositivo de descarga de las primeras
aguas provenientes del lavado del techo y que contiene todos los materiales que en él se
encuentren en el momento del inicio de la lluvia, es un dispositivo que impide que el material
indeseable ingrese al tanque de almacenamiento, y de este modo minimiza la contaminación
del agua almacenada y de la que vaya a almacenarse posteriormente. En el diseño del
dispositivo se debe tener en cuenta el volumen de agua requerido para lavar el techo y que se
35
estima en un litro por m² de techo. El volumen de agua resultante del lavado del techo debe
ser recolectado en un tanque de plástico. Este tanque debe diseñarse en función del área del
techo, para lo cual se podrán emplear recipientes de 40, 60, 80 ó 120 litros, y para áreas
mayores de techo se utilizarían combinaciones de estos tanques para captar dicho volumen.
Todo esto debe garantizar la calidad del agua apta para consumo, aunque dependerá del uso.
El almacenamiento es la obra destinada a almacenar el volumen de agua de lluvia necesaria
para el consumo diario de las personas beneficiadas con este sistema, en especial durante el
período de sequía; la unidad de almacenamiento debe ser duradera y debe cumplir con las
especificaciones técnicas requeridas (Chino et al., 2016).
Por otra parte, se construye depósito de almacenamiento del agua de lluvia, que
consiste en depositarla dentro de cisternas, para abastecer a una población considerada
durante los meses de sequía y los de no sequía. Los materiales de construcción de la cisterna
son de concreto, tabique o revestimiento con geomembrana. Ésta resulta más económica,
impermeable y proporciona agua segura para uso doméstico y consumo humano. El costo de
bombeo por año es de 32.4 nuevos soles (Chino et al., 2016).
3.2 EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE LA CABECERA
PARROQUIAL CARACOL Y PROPUESTA DE MEJORAS (ECUADOR).
En este estudio la fuente de abastecimiento en Caracol parroquia de Babahoyo
provincia de Los Ríos, República del Ecuador, fue mediante agua subterránea, que se obtiene
por medio de un pozo perforado a través de una bomba sumergible por la cual se capta el
agua para así subirla a un tanque cilíndrico y suministrarla a la comunidad para su consumo.
36
Como menciona (Macías et al., 2018), un pozo profundo perforado, se efectúa sin
ningún proceso de potabilización es alimentada directamente del agua captada de un pozo
profundo. El sistema de abastecimiento es deficiente en cuanto al suministro, calidad y
presión, los habitantes, principalmente de las zonas más alejadas, reciben poco caudal y baja
presión en sus hogares.
El estudio se refiere a la evaluación de los componentes del sistema de
abastecimiento de agua potable existente: fuente de captación, sistema de bombeo, reserva
alta y red de distribución. El agua es captada de un pozo que tiene una profundidad
aproximada de 93 metros y se encuentra en funcionamiento; mediante una bomba sumergible
se capta el agua para elevarla a un tanque cilíndrico con un volumen de 45 m3 que está a una
altura de 15 metros, fue construido en el 2015. En la figura 1. Se muestra el esquema del
sistema de abastecimiento (Macías et al., 2018).
Figura 1. Sistema de abastecimiento de agua (Macías et al., 2018)
El suministro de agua en la cabecera parroquial Caracol, se efectúa sin ningún
proceso de potabilización y se la distribuye a través de una red de agua con tubería de
polietileno (ver figura 2), es alimentada directamente del agua captada de un pozo profundo.
POZO PROFUNDO
BOMBA SUMERGIBLE
TANQUE ELEVADO
RED DE DISTRIBUCIÓN
37
El sistema de abastecimiento es deficiente en cuanto al suministro, calidad y presión, los
habitantes, principalmente de las zonas más alejadas, reciben poco caudal y baja presión en
sus hogares; por lo que se ven obligados recoger y almacenar agua en recipientes como se
presenta en la figura 3, a su vez, antes de consumirla la dejan en reposo por un determinado
tiempo hasta que las partículas se sedimenten. La red de distribución está a 3 metros de
profundidad a causa del relleno que periódicamente han realizado en la parroquia. Debido a
que algunos usuarios no cancelan oportunamente la tarifa básica mínima, no se recaudan los
valores necesarios para cubrir los gastos de operación y mantenimiento, ni siquiera para
cubrir el gasto de energía eléctrica, por lo que el servicio de abastecimiento, es muy limitado
(Macías et al., 2018).
Figura 2. Red existente de agua potable (tubería de polietileno) (Macías et al., 2018).
Para la distribución del agua recolectada a las diferentes viviendas, se utilizó la tubería de
polietileno ya que es de fácil acceso, bajo costo, resistentes. Los cuales le brinda una ayuda
esencial a la población para obtener el líquido.
38
Figura 3. Recipientes que cogen agua los habitantes de la parroquia Caracol (Macías et al.,
2018).
La mayoría de los habitantes depositan el agua distribuida en diferentes tanques plásticos o
en cisternas para su posterior uso.
3.3 EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO
MEDIANTE FILTROS LIFESTRAW® Y OLLA CERÁMICA (COLOMBIA)
En la zona rural, los niveles de riesgo por calidad de agua son más elevados que en
la zona urbana pues hacia el año 2012 el 64 % del agua suministrada en la zona rural se
catalogó entre riesgo alto (45 %) e inviable sanitariamente (19 %), a diferencia de la zona
urbana solo el 16 % se clasificó entre riesgo alto (11 %) e inviable (5 %). Debido a esta
problemática, es necesario considerar opciones de abastecimiento y tratamiento de agua que
impliquen intervenciones de bajo costo, simples, de fácil aceptación social y que puedan
39
reducir el riesgo microbiológico y sus potenciales efectos en la salud. Con relación al uso de
sistemas de filtración caseros, existen estudios a nivel internacional que han evaluado la
viabilidad de diferentes tecnologías para comunidades rurales. En Colombia se reportan
algunos estudios relacionados con filtros de velas cerámicas y ollas cerámicas, operados
durante cortos periodos de tiempo. En este estudio, se evaluó la eficiencia de reducción de
turbiedad y E. coli de dos sistemas de filtración casera (Lifestraw® familiar y Filtro de Olla
Cerámica (Pérez et al., 2016).
En el estudio se evaluaron por duplicado y bajo condiciones controladas, dos
modelos de filtros caseros: Filtro de membrana Lifestraw® familiar (FM), y el Filtro de Olla
Cerámica (FOC) impregnada de plata coloidal. (Pérez et al., 2016)
Figura 4: Filtro Lifestraw® familiar y Filtro de Olla Cerámica (Pérez Vidal et al.,
2016).
La fase experimental del estudio comprendió tres fases:
i) preparación del sustrato sintético
ii) Operación y mantenimiento de los sistemas de filtración
iii) análisis estadístico de resultados
40
Se estableció un volumen diario a filtrar de sustrato sintético de 7,5 litros por cada filtro
esta cantidad es equivalente al requerimiento mínimo de agua para el consumo humano y
preparación de alimentos por persona, considerando las necesidades de las mujeres lactantes.
Se empleó agua ultrapura en un equipo de purificación (Cascada™ Pall Corporation) como
base para la preparación del sustrato. Se ajustaron las variables de Turbiedad, Sólidos
Disueltos Totales (SDT) y E.coli. Dando unos buenos resultados dentro de la normativa
establecida (Pérez et al., 2016).
3.3.1 Operación y mantenimiento de los sistemas de filtración
Para garantizar la homogeneidad del sustrato sintético, se preparaban diariamente
30 litros en un mismo recipiente. Durante la operación de los sistemas se realizó el
seguimiento diario de la Turbiedad (Método: 2130B) en el sustrato y el efluente filtrado y la
medición semanal de SDT (Método: 2540B; 2540D) y E. coli (Método: SM9222B).
Adicionalmente, se realizó la medición de otros parámetros de control como pH (4500-H+B),
conductividad (2510B), color aparente (2120F) y la tasa de filtración (L/hora) (Pérez et al.,
2016).
Desde el punto de vista económico, los filtros de membrana son importados por lo
tanto su facilidad de adquisición y costo podrían limitar la implementación de esta tecnología
en comunidades alejadas de centros urbanos. El filtro de olla cerámica es una tecnología que
puede ser desarrollada, mejorada y estandarizada en Colombia por su facilidad de
manufactura y además de resultar más económica que el filtro de membrana, podría tener
una vida útil más prolongada (Pérez et al., 2016).
41
3.4 DESARROLLO DE UN SISTEMA PARA LA DESINFECCIÓN DE AGUA DE
CONSUMO MEDIANTE TRATAMIENTO ELECTROQUÍMICO
Según (Guillemes, 2015) La existencia de normativas cada vez más restrictivas en
relación al uso y la gestión del agua, han hecho que los procesos electroquímicos hayan
adquirido cada vez más importancia como una alternativa en la desinfección del agua,
permitiendo mejorar significativamente la calidad de la misma. Los procesos electroquímicos
utilizados en el tratamiento de aguas, emplean electricidad para producir una reacción
química destinada a la eliminación o destrucción del contaminante presente en el agua.
Un sistema electroquímico está formado básicamente por un ánodo donde tiene
lugar la oxidación, un cátodo donde tiene lugar la reducción, y una fuente de potencia
encargada de suministrar la electricidad, la principal novedad alcanzada con el desarrollo de
esta investigación, ha consistido en la ausencia de tener que adicionar ningún tipo de
sustancia química en la desinfección del agua de consumo. La desinfección se consigue al
provocar una alteración en los mecanismos celulares de los organismos, daños en la pared
celular, alteración de la permeabilidad de la célula, alteración de la naturaleza coloidal del
protoplasma o inhibición de la actividad enzimática, o por su separación física del medio en
el que se encuentran (Guillemes, 2015).
3.4.1 Generación de especies químicas de acción biocida.
En el límite de fase entre los electrodos y el agua, la corriente eléctrica conduce a la
producción electroquímica de diferentes especies desinfectantes a partir del agua (O2, O3,
OH-) (reacciones 1, 2, 3 y 4), o de algunas especies disueltas en el agua (Cl2, HClO, Cl O-)
(reacciones 5, 6 y 7) (Guillemes, 2015).
42
(Ánodo) 2H2O O2 + 4H+ + 4e- (1)
(Cátodo) 2H2O + 2e - H2 + 2OH- (2)
(Ánodo) 3H2O O3 + 6e- + 6H+ (3)
(Cátodo) O2 + 2H2O + 4e- 4OH- (4)
(Cátodo) O2 + 2H2O + 2e- H2O2 + 2OH- (5)
(Ánodo) 2Cl- Cl2 + 2e- (6)
(Ánodo) Cl2 + H2O HClO + HCl (7)
El pH alcalino en la región catódica (reacciones 2, 4 y 5) conduce a la precipitación de
carbonato de calcio (CaCO3) e hidróxido de magnesio (Mg (OH)2), en aguas incrustantes con
alto contenido de iones de calcio y magnesio. La tecnología permite prevenir esta situación
mediante la inversión de la polaridad, de tal modo que el cátodo pasa a funcionar como ánodo,
permitiendo que la cal formada se redisuelva por efecto del pH ácido en torno al ánodo
(reacción 1), Hay que destacar que en el límite de fase entre los electrodos y el agua se
producen radicales OH-. Normalmente, en este tipo de reacciones parte de los protones H+ se
pierden en forma de H2, por lo que el agua tiende a aumentar su pH. Pero cuando los grupos
hidroxilos generados se consumen como desinfectante el agua tratada disminuye su pH. Una
vez desinfectada el agua, los iones hidroxilo dejan de reaccionar y quedan en el agua como
desinfectante residual. Se hace necesario modular las citadas reacciones para que finalmente
y tras haber desinfectado el agua, esta quede equilibrada (si no se detuvieran las reacciones
una vez desinfectada, el agua tendería a ir subiendo su pH). Esta cualidad tiene como
consecuencia un relativo efecto tampón en el tratamiento (Guillemes, 2015).
43
3.4.2 Generación de cloro libre
Una de las especies químicas generadas como biocida es el cloro, ya sea en su forma
molecular (Cl2) o en forma de cloro libre (HOCl, OCl-) (reacción 8). El cloro libre es una
forma genérica de hablar de las formas reactivas del cloro, sin embargo, es importante
distinguir entre ellas ya que su capacidad biocida es muy diferente. Mientras que HOCl es
una molécula muy reactiva, el OCl- lo es mucho menos y la forma en que se presente en el
agua va a depender fundamentalmente del pH.
HOCl ↔ H+ + OCl-
De esta manera, en un pH neutro el cloro libre se repartirá en un equilibrio del 50%
en cada una de sus formas, mientras que a un pH más ácido el equilibrio se desplazará hacia
HOCl y a un pH más básico el equilibrio tenderá hacia la forma de OCl (Guillemes Peira,
2015).
3.4.3 Diseño del sistema de desinfección de agua de consumo
El sistema de desinfección consistió en dos reactores que producen cloro libre a
partir de los cloruros presentes en el agua. Se pretende que el cloro libre permanezca en el
agua de forma residual, de tal manera que complemente la desinfección realizada en el propio
reactor al quedar como oxidante en el agua. No es necesario para este procedimiento añadir
sal ni productos químicos. El nivel de cloro producido depende de la programación de los
equipos y de los cloruros presentes en el agua a potabilizar. Mientras que el nivel mínimo de
cloro producido depende de los factores comentados, los reactores empleados están
diseñados para impedir el rebase del nivel máximo. De esta manera, se garantiza un rango de
producción de cloro que va desde 0,01 mg/L hasta 0,5 mg/L en el punto de consumo. La
44
instalación fue diseñada de tal forma que los reactores trabajasen en bypass sobre la tubería
principal de suministro. El caudal máximo de paso a través de los reactores fue de 30 m3/h,
mientras que en la localidad más próxima se registraron consumos máximos de 43 m3/h. Por
este motivo, el bypass contó con una tercera ramificación por la que se derivó el caudal que
excedía los 30 m3/h. Cuando esta situación se daba, los sistemas hipercloraron en los 30 m3/h
que circulan en su interior, para garantizar la concentración de cloro deseada también en los
momentos de máximo consumo. (Guillemes, 2015)
Figura 5. Esquema de la instalación del sistema de tratamiento (Guillemes, 2015).
En la tubería de polietileno de 4” se instaló un sistema automático, que en función
de los datos registrados por el caudalímetro gobernó la apertura o cierre de las electroválvulas
instaladas sobre la tubería de 2” de tal modo que:
• A caudales ≤ 15 m3/h, todo el flujo circuló a través de la línea 1.
• A caudales 15 m3/h < x ≤ 30 m3/h se abrió la electroválvula de la línea 2
repartiéndose el flujo entre ambas líneas al 50%.
45
• A caudales > 30 m3/h se abrió la electroválvula de la línea 3 repartiéndose el
caudal al 33,3 % entre las tres líneas.
La instalación se calibró y gobernó mediante un software de control, que permitía
regular la producción de cloro libre para llegar a la concentración deseada, teniendo en cuenta
la distancia desde los reactores hasta los puntos de control. En este caso, el punto de control
más lejano se encontraba a unos 720 m del punto estimado para la instalación de los reactores.
Las mediciones se realizaron tanto en el influente como el efluente (Guillemes, 2015).
Por otra parte, Los procesos electroquímicos han alcanzado un estado en el cual no
son solamente comparables desde el punto de vista económico con otros procesos, sino que
también son más eficientes, compactos y automatizados (Guillemes, 2015).
3.5 TRATAMIENTO COMPLEMENTARIO DE AGUA POTABLE UTILIZANDO
UN FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO IMPREGNADO CON QUITOSANO
PRODUCIDOS A PARTIR DE BIOMASA RESIDUAL.
En este estudio se garantizó la eficiencia de un filtro a base de carbón activado
generado a partir de coronta de maíz e impregnado con quitosano, para el tratamiento
complementario del agua potable.
El carbón activado se obtuvo por activación química con ZnCl2 a 600 °C durante 2
horas y bajo atmósfera de nitrógeno. Luego el quitosano fue impregnado bajo condición
húmeda durante 4 horas en agitación constante. 30 g del material producido se colocaron en
un soporte de plástico PVC de 1.5” de diámetro para constituir el filtro a ser utilizado durante
el desarrollo de los experimentos con agua potable. El filtro construido logró reducir
46
eficientemente los niveles de concentración de turbidez, cloro residual en el agua potable
llegando a valores entre 46.9 y 68.9 % y entre 87.5 hasta 100 % respectivamente (Cruz et al.,
2015).
Se preparó carbón activado a partir de coronta de maíz, que utilizo coronta de maíz
molida, seca y tamizada a un tamaño de partícula entre 0.5 y 1 mm. Luego una impregnación
en seco con ZnCl2 en proporción 1/1 para pasar a una carbonización a 600°C durante 2 horas
bajo atmosfera de nitrógeno. Finalmente, el carbón obtenido se lavó con una solución de HCl
al 1% y lavados consecutivos con solución de HCl al 0,5 N; el enjuague se hizo con agua
destilada a punto de ebullición y luego agua destilada a temperatura ambiente de forma
exhaustiva. El carbón lavado se secó durante 24 horas a temperatura de 100 °C en una estufa.
(Cruz et al., 2015).
Una muestra de quitosano elaborado de cartílago (pluma) de pota; se disolvió en
solución de ácido acético al 1% durante 24 horas bajo agitación continua en un agitador
magnético (Cruz et al., 2015).
Figura 6. Equipo de carbonización utilizado en la preparación de carbón activado
(Cruz et al., 2015).
47
Se utilizó 500 ml de esta solución para sumergir 40 g de carbón activado de coronta
de maíz. La mezcla se colocó en un recipiente plástico y se agito por 4 horas. Luego de la
impregnación el carbón se filtró y se lavó consecutivamente con agua destilada a temperatura
ambiente, para retirar el resto de quitosano; finalmente el carbón impregnado se secó a una
temperatura de 50 °C durante 24 horas.
Se colocaron 30 gramos del carbón activado impregnado, en un soporte de plástico
de 1.5” de diámetro y se dispuso en un arreglo de tuberías y accesorios. El sistema diseño y
construcción simuló las condiciones en la que es transportada el agua potable a nivel casero
(Cruz et al., 2015).
Figura 7. Arreglo de accesorios utilizado para las pruebas de tratamiento de agua
potable complementario (Cruz et al., 2015).
48
No se esterilizó y/o desinfectó el sistema previamente a las pruebas realizadas. El
sistema contó con una conexión de recirculación para el agua que no pasaba a través del
filtro, retornando el agua sin tratar al tanque de almacenamiento de agua potable. Esta
muestra de agua se almacenó en un balde de plástico tapado herméticamente durante un
período de 35 horas, que es el tiempo de almacenamiento de agua que las familias utilizan en
zonas donde el flujo de agua no es constante. Inicialmente se lavó el sistema con el agua
potable muestreada durante 10 minutos sin que este pase por el filtro de carbón con la
finalidad de eliminar posibles rezagos de agua y sólidos dentro del sistema y saturar el
sistema acorde a las condiciones de calidad del agua potable inicial (Cruz et al., 2015).
Los parámetros físico-químicos y microbiológicos analizados fueron: pH,
concentración de cloro residual (mg/L), turbidez (NTU), fosfatos (mg/L), nitritos (mg/L) y
contenido total de bacterias heterótrofas (UFC/mL) utilizando el método de placa fluida. Las
muestras fueron tomadas a distintos tiempos desde el inicio del experimento hasta 130
minutos después. Adicionalmente el caudal de agua después de pasar por el filtro fue medido
y registrado de acuerdo al avance del experimento (Cruz et al., 2015).
3.6 AGUA SEGURA PARA COMUNIDADES RURALES A PARTIR DE UN
SISTEMA ALTERNATIVO DE FILTRACIÓN (ZONAS RURALES
COLOMBIANAS).
Este trabajo se centró en la construcción y monitoreo en laboratorio de un prototipo
desarmable y descentralizado de tratamiento de agua para zonas rurales denominado Torre
de Tratamiento, que permite mediante clarificación y filtración, utilizando materiales
49
granulares como: arenas, piedra pómez, carbón activado y gravilla, una opción viable de agua
segura para zonas rurales que se abastecen de agua proveniente de nacimientos, aljibes o ríos.
De acuerdo con las propuestas descentralizadas de sistemas de mejoramiento de calidad de
agua para consumo humano planteadas por la organización Panamericana de la Salud, el
diseño de la Torre de Tratamiento se realizó teniendo en cuenta los diseños de filtro lento de
arena, filtro CARPOM y proceso de microfiltración. Esto se hizo con el fin de combinar sus
capacidades y mejorar un agua promedio encontrada en la zona rural colombiana, que se
caracteriza por presentar altos contenidos de material orgánico y contaminación
microbiológica (Torres et al., 2017).
El sistema se construyó en laboratorio apoyado de cuatro tanques de 5 galones de
capacidad, interconectados con accesorios hidráulicos en PVC de 1/2, con una altura total de
179 cm, 35 cm de diámetro, un mezclador de entrada y un grifo de salida. Toda la estructura
se sostuvo con una base metálica que brindó mayor estabilidad al prototipo (Torres et al.,
2017).
Figura 8. Esquema del sistema torre del tratamiento (Torres et al., 2017).
50
El primer tanque en orden descendente. Se dispuso para llevar a cabo procesos de
clarificación del agua apoyados por piedra de alumbre y teniendo en cuenta una mezcla
rápida y posterior sedimentación de los flocs formados por el proceso de coagulación-
floculación. En esta parte se colocó un mezclador metálico manual con aspas en forma
trapezoidal para ayudar a completar la mezcla rápida del agua con el alumbre. En el segundo
tanque, se dispuso un lecho conformado en su totalidad por una cama de arena fina, con
tamaño efectivo entre 0,30-0,45 mm, un coeficiente de uniformidad ≤2 y una altura de 26 cm
(Torres et al., 2017)
En el tercer tanque, se dispuso un lecho de arena fina con las mismas características
del segundo tanque y una altura de 14 cm, seguido por un lecho de grava gruesa de tamaño
mediano (7 a 8 cm de diámetro) y una altura de 12 cm. Los anteriores estratos granulares se
separaron por material geotextil resistente al agua para evitar la mezcla entre ellos. Por
último, en el cuarto tanque, se dispuso un lecho de carbón activado en forma granular con 5
cm de altura, seguido por una capa de piedra pómez cortada en forma no uniforme con una
altura de 5 cm teniendo como base el filtro CARPOM. Luego se colocó una capa de arena
gruesa de 10 cm de alto con un tamaño efectivo entre 0,9-1,1 mm y un coeficiente de
uniformidad de ≤3 (Torres et al., 2017) .
Luego, se ubicó un lecho de gravilla fina de 6 cm de alto con un tamaño entre 2,5 a
3 cm de diámetro. Al igual que en el tanque tres, cada lecho se separó con material geotextil
resistente al agua, los medios filtrantes, como las arenas finas y gruesas, se tamizaron y
posteriormente se lavaron con abundante agua para eliminar la presencia de algún material
orgánico, arcillas u otro contenido contaminante (Torres et al., 2017).
51
La evaluación de calidad de agua a la entrada y salida del sistema, registró
parámetros microbiológicos de coliformes fecales y totales, turbiedad, pH y color. El agua
problema se circuló en el sistema, teniendo en cuenta la importancia del periodo de
maduración mínimo de cuatro semanas de la capa biológica, en el estrato de arena fina de un
filtro lento de arena. Los efluentes tratados, así como el agua problema, se examinaron en las
semanas 4, 5, 9 y 12 de funcionamiento continuo del sistema (Torres et al., 2017).
En promedio, la turbiedad a la salida fue baja (1,3 UTN) debido a la reducción de
algunas partículas muy finas de arena, por el proceso de lavado y los procesos de adsorción
llevados a cabo por los distintos estratos granulares, lo cual permitió reducir la materia
orgánica y las características organolépticas del agua problema (Torres-Parra et al., 2017).
Por otro lado, el sistema tuvo un comportamiento positivo con relación a la
remoción de este indicador, ya que obtuvo un promedio de eliminación del 99,9 % durante
el tiempo de monitoreo. Esta eficiencia se mantuvo constante en el sistema, el cual redujo un
promedio de 9 UFC/100 ml presentes en el agua problema a presentar 0 UFC/100 ml en el
caudal de salida durante los cuatro muestreos propuestos (Torres-Parra et al., 2017).
El sistema propuesto puede considerarse como una solución viable para tratar la
problemática de agua para consumo humano que poseen las comunidades rurales en zonas
semi templadas del país, ya que en sí representa una tecnología de fácil consecución,
transmisión, operación y replicación en contextos sociales que requieren de soluciones
rápidas para tratar sus problemas de salud pública y acceso a un agua segura, previniendo así
enfermedades (Torres et al., 2017).
52
3.7 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SUPERFICIALES PARA
CONSUMO HUMANO EN LA MICROCUENCA DEL RÍO CARRIZAL, ECUADOR
La ONU señala que la décima parte de enfermedades bacterianas y virales
ocasionadas por agentes infecciosos transportados al ser humano provienen del consumo de
agua no apta y que podrían prevenirse al realizar procesos adecuados de tratamiento,
abastecimiento, saneamiento, higiene y gestión de los recursos hídricos.
Las enfermedades relacionadas con la contaminación del agua de consumo tienen
gran repercusión en la salud de las personas. Las medidas destinadas a mejorar la calidad del
agua de consumo proporcionan beneficios significativos para la salud. La garantía de la
inocuidad microbiana del abastecimiento de agua de consumo se basa en la aplicación, desde
la cuenca de captación al consumidor, de barreras múltiples para evitar la contaminación del
agua de consumo o reducirla a niveles inocuos para la salud (Carreño et al., 2019).
La tecnología FIME (Filtración en Múltiples Etapas) ofrece una opción para casos
donde los usuarios no pueden conectarse a una planta de tratamiento, siendo de
funcionamiento simple, mantenimiento sencillo, costos de operación y mantenimiento
relativamente y con resultados de calidad de agua relativamente altos las mismas pueden
estar conformadas por dos o tres procesos de filtración, dependiendo del grado de
contaminación de las fuentes de agua, evaluaron un proceso de filtración en múltiples etapas,
emplearon un filtro lento de arena y filtros de anillos, siendo la arena la más eficiente;
además, presentó mayor estabilidad y mejor desempeño. Un proceso de filtración del agua
para consumo humano en múltiples etapas (FIME) con el empleo de arenas, gravas y zeolitas
del tipo clinoptilolita y mordenita como material filtrante y la cloración como método de
desinfección (Carreño et al., 2019).
53
Figura 9. Esquema del sistema gravitativo propuesto para el tratamiento de aguas
para consumo humano en las comunidades de Balsa en Medio, Julián y Severino
(Carreño et al., 2019).
3.7.1 El sistema de filtrado en grava + arena
El primer filtro estará constituido por dos tanques tipo tolvas (45°) de 7.000 litros
de capacidad cada uno, con dimensiones de 2,55 m de altura y de 2,40m de diámetro, poseerá
en su interior capas de grava gruesa y fina, arena gruesa y fina, de acuerdo con lo descrito en
la (Figura 10) (Carreño et al., 2019).
54
Figura 10. Dimensiones del filtro con arena y grava (Carreño et al., 2019).
3.7.2 El sistema de filtrado en zeolita
En la secuencia del proceso de depuración del agua por el sistema FIME, se instalará
el filtro constituido por capas de zeolitas descrito en la Figura 3. Se requiere de un tanque
tipo tolva (60°) de 14.000 L de capacidad, con dimensiones de 4,08 m de altura y de 3,05 m
diámetro. Para abordar este aspecto, el proceso de filtración, se realizará por dos capas de
zeolitas, una primera capa constituida de zeolita del tipo Clinoptilolita (320 cm) y la otra con
mordenita (100 cm) (Figura 11). La zeolita ecuatoriana (Mordenita) tiene una velocidad de
filtración de aproximadamente 0,266 m/h y la cubana (Clinoptilolita) de 0,264 m/h (Carreño
et al., 2019).
55
Figura 11. Dimensiones del filtro de zeolita (Carreño et al., 2019).
3.7.3 Desinfección con cloro activo
La tercera etapa del proceso de tratamiento de potabilización del agua consiste en la
desinfección con cloro, mediante un reactor agitado, de acero inoxidable. Para la
potabilización de los 32,40 𝑑𝑚3⁄𝑚𝑖𝑛 (46,65 𝑚3⁄𝑑í𝑎) se implementará un tanque de forma
cilíndrica con volumen superior a 971 dm3, para lo cual se propone utilizar tanques de 1.100
L, dotado de 4 deflectores verticales igualmente distanciados en las paredes del tanque, para
evitar vórtices y el eje del agitador a 3000 rpm, tendrá una inclinación de 15º con respecto a
la vertical (Carreño et al., 2019).
Figura 12. Tanque para desinfección con cloro (Carreño et al., 2019).
56
Para la instalación del clorador se creará un circuito de recirculación que permita el
paso de un pequeño caudal de agua a través de la célula de medición de la concentración. El
agitador de hélice a utilizar posee elementos impulsores de hojas cortas 12 cm, en este caso,
giran a 3000 rpm. Al tanque de cloración se le introduce cloro activo mediante un clorador
amperométrico, que mantiene una concentración constante de 5 g de cloro/dm3 de agua. La
verificación del nivel de cloro libre presente en el agua potable lo realiza una sonda
amperométrica para cloro libre. En función del nivel detectado por la sonda, a través del
controlador digital, el sistema actúa sobre la bomba dosificadora de hipoclorito de sodio
(NaClO), compuesto químico fuertemente oxidante y económico que contiene cloro en
estado de oxidación (+1). El sistema dosifica el producto cuando mantiene el valor de
concentración deseado (Carreño et al., 2019).
La tecnología FIME (Filtración en Múltiples Etapas) ofrece una opción para casos
donde los usuarios no pueden conectarse a una planta de tratamiento, siendo de
funcionamiento simple, mantenimiento sencillo, costos de operación y mantenimiento
relativamente y con resultados de calidad de agua relativamente altos. La siguiente tabla
resume los costos para la implementación de la propuesta (Carreño et al., 2019).
Tabla 9. Precios de la implementación del sistema de tratamiento.
Ítem
considerado
Precio unitario
($)
Cantidad/
comunidad
Precio para una
comunidad
Precio para las
tres
comunidades
Tolvas 7.000 L 800,00 2 1.600,00 4.800,00
Tolvas 14.000 L 1.000,00 1 1.000,00 3.000,00
Tanque 1.100 L 225,00 1 225,00 675,00
57
Bomba
centrifuga
112,00 1 112,00 336,00
Sistema de
cloración
950,00 1 950,00 2.850,00
Sistema de
alimentación *
3.450,00 1 3.450,00 10.350,00
Instalación
general
700,00 1 700,00 2.100,00
Subtotal 8.037,00 24.111,00
Imprevistos
(15%)
1.205,55 3.616,65
Total ($) 9.242,55 27.727,65
Fuente: (Carreño et al., 2019).
El proceso de filtración es de bajo costo, pues los tanques son plásticos con
revestimiento antifúngico y sin recirculación; así como también, el sistema de cloración
conformado por tanques, hélices y ejes de acero inoxidable, están disponibles en el mercado
nacional. El costo resulta aceptablemente conveniente, tanto que podría duplicarse por
comunidad, de manera que mientras uno está en fase de operación, el otro está en etapa de
mantenimiento (Carreño et al., 2019).
58
3.8 AGUA DE LLUVIA PARA CONSUMO HUMANO Y USO DOMÉSTICO EN SAN
MIGUEL TULANCINGO, OAXACA (MÉXICO).
La captación y purificación del agua de lluvia representa una alternativa viable,
efectiva, eficiente y sustentable para proporcionar agua en cantidad, calidad y de forma
continua a poblaciones que no tienen acceso al agua entubada.
El sitio seleccionado para establecer el SCALL se localiza en la parte central del
municipio, se encuentra afectada en 35% de su superficie por erosión hídrica con la categoría
más baja de susceptibilidad a la: inestabilidad de laderas, generación de flujos, hundimientos
y deslizamientos El SCALL se diseñó para una población de 500 habitantes, con una dotación
diaria de agua de 3.4 L para consumo humano y 20 L para uso doméstico, requiriéndose 4
270.5 m3 (638.75 m3 para consumo humano y 3 631.75 m3 para uso doméstico) para
completar los 50 L persona-1 día. Con una demanda de 4 270.5 m3 año-1 y 0.412 m de
precipitación pluvial anual, el área efectiva de captación (Aec) para obtener 23.4 L de agua
por habitante día-1, considerando una pendiente de 13%, es de 10 452 m2. Por las condiciones
de relieve en la zona, se dividió el Aec en dos secciones, sección A de 6 388 m2 y sección B
de 4 065 m2 (Pérez et al., 2017).
Figura 13. Elementos del sistema SCALL en el municipio de San Miguel
Tulancingo, Oaxaca (Pérez et al., 2017).
59
Para conducir el agua captada en la sección A se calculó una tubería de 0.219 m de
diámetro (8”) y de 0.168 m (6”) en la sección B. El sedimentador de la sección A debe tener
1.3 m de ancho, 7.57 m de largo y 1.5 m de alto en el interior y el sedimentador de la sección
B debe tener 1.1 m de ancho, 5.8 m de largo y 1.1 m de alto en el interior. Se propone
almacenar el agua de lluvia en seis cisternas, cuatro para el agua de lluvia captada en la
sección A y dos para la sección B (Pérez et al., 2017).
El primer tratamiento, por la posición de las cisternas escalonadas, será la
decantación de las partículas finas, posteriormente el agua depositada en la cisterna de menor
nivel se bombeará a un dosificador de cloro para finalmente enviarse a un tinaco de 5 000 L
de capacidad, después se conectará a la red de distribución del agua potable del municipio y
a la planta purificadora del agua de lluvia (Pérez et al., 2017).
El tratamiento de purificación, consistirá en un sistema de tren terciario con: filtro
tamiz, filtro de carbón activado, filtros pulidores, ozono, y rayos ultravioletas. El carbón
activado adsorbe gases e iones metálicos de mercurio así como, pequeñas cantidades de
hierro y manganeso Los rayos UV dañan las moléculas de ADN de microorganismos como
algas, parásitos, hongos, bacterias y virus. El agua purificada se envasará en garrafones de
19 L, serán necesarios 92 garrafones para cubrir los 1 750 L día-1 que demanda la población
de 500 habitantes (Pérez et al., 2017) .
60
3.9 PROPUESTA DE SELECCIÓN DE EQUIPO PARA LA MEJORA DEL
TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE EN EL CENTRO POBLADO PUEBLO
NUEVO DEL DISTRITO DE MOCHUMÍ, LAMBAYEQUE (PERÚ).
Se estima que en todo el mundo sigue habiendo 884 millones de personas sin acceso
al agua potable, según la ONU, un bien fundamental que repercute en la sanidad, la seguridad
y la calidad de vida, especialmente de menores y mujeres. Para el reporte de los datos de la
calidad de agua, se realizó el análisis fisicoquímico de las muestras de agua, así como el
análisis microbiológico de las mismas. Finalmente se realiza de manera técnica, la Propuesta
para el Tratamiento del agua para consumo humano (Gonzáles & García 2019).
3.9.1 Selección de equipo propuesto
Se propone como alternativa de solución la propuesta de instalación de una planta
de potabilización de agua consistente en:
• Sistema compacto de filtración multimedia, con cabezales automáticos
• Ablandador de agua con resina aniónica o catiónica y con tanque de solución
de salmuera.
• Sistema de cloración en línea.
• Filtros pulidores de 5 micras y 1 micra.
• Sistema de ósmosis inversa de 6 membranas.
3.9.1.1 Planta de tratamiento de agua de 1,600 L/H.
El sistema de tratamiento de agua está constituido 100% en acero inoxidable, este
sistema deberá contener:
61
3.9.2.1.1.1 Tanque hidroneumático con bomba de 1.5 hp cabezal de acero inoxidable.
Da presión y caudal constante a nuestro sistema, es decir da la fuerza para que agua pase por
los filtros y llegue al tanque de agua producto (Gonzáles & García 2019).
3.9.1.1.2 Filtro multimedia automático (GE - USA).
Retiene las impurezas grandes (sólidos en suspensión 25 – 30micras) que atrae el agua al
momento de pasar por las camas de arena y quitarle la turbidez al agua (Gonzáles & García
2019).
3.9.1.1.3 Filtro de carbón activado automático (GE - USA).
Atrae, captura y rompe moléculas de contaminantes, remueve cloro, sólidos pesados como
plomo y mercurio además de químicos, sabores y olores. (Gonzáles & García 2019).
3.9.1.1.4 Ablandador automático (GE – USA).
Por intercambio iónico quita sales como el calcio y magnesio responsables de la dureza del
agua. (Gonzáles & García 2019).
3.9.1.1.5 Porta filtro y filtro polydepth 05 micras 4.5 x 20”
Retiene sólidos en suspensión de hasta 5 micras (ejemplo: el cabello humano mide 50
micras). (Gonzáles & García 2019).
3.9.1.1.6 Porta filtro y filtro polydepth 01 micra 4.5 x 20”
Retiene sólidos en suspensión de hasta 1 micra (Gonzáles & García 2019).
3.9.1.1.7 Tanques de almacenamiento de agua bruta (2 DE 2500 L). Conectados mediante
vasos comunicantes (Gonzáles & García 2019).
3.9.1.1.8 Sistema de osmosis inversa.
62
El sistema puede controlar el sabor del agua a través de la retención de sólidos
disueltos (sales y minerales), todo el sistema está integrado con un microprocesador además
de poder desinfectarse cuando se requiera. Este sistema propuesto, está constituido en acero
inoxidable incluyendo bomba de alta presión, porta membranas y hasta el tornillo más
pequeño (Gonzáles & García 2019).
3.10 EVALUACIÓN DE LA ELECTROCOAGULACIÓN EN EL TRATAMIENTO
DE AGUA POTABLE
En muchos países, particularmente en zonas áridas, las aguas freáticas son de vital
importancia para el sustento y la salud de la mayoría de la población, pues proporcionan casi
toda el agua necesaria para uso doméstico, agrícola e industrial. Los tratamientos de agua
para adaptarla a distintos usos con fines específicos juegan un papel muy importante en la
actualidad. Son necesarias tecnologías cada vez más confiables, selectivas, eficientes y
económicas para que el acceso a la misma sea mayor (Cuicas & Cuadra, 2017).
Las principales ventajas de la EC sobre el método de coagulación química que se
reportan son las siguientes: la EC requiere equipos relativamente simples, es fácil de utilizar
y su operación es flexible. Los procesos electroquímicos tienen ventajas en la compatibilidad
con el ambiente, una mayor eficiencia termodinámica, mejor selectividad y versatilidad,
adicionalmente tienen menores costos por unidad de carga y requieren mantenimientos más
sencillos (Cuicas & Cuadra, 2017).
La electrocoagulación ocurre cuando los iones metálicos formados por oxidación en
el ánodo reaccionan con OH- producidos en el cátodo por reducción del H2O a H2. Los
63
hidróxidos formados (rigurosamente, un óxido hidratado generalmente de hierro o aluminio
trivalentes) actúan como agentes floculantes y adsorbentes del contaminante, por lo que en
EC son frecuentemente utilizados electrodos de hierro o de aluminio. Los iones de aluminio
hidrolizado pueden formar largas cadenas de Al-O-Al-OH las cuales pueden adsorber
químicamente una gran cantidad de contaminantes (Cuicas & Cuadra, 2017).
Los principales factores que influyen en la eficiencia del proceso de
electrocoagulación según algunos autores son: pH, tiempo de residencia, conductividad,
material de los electrodos, separación entre electrodos e intensidad de corriente. El material
de los electrodos varía de acuerdo al tipo de sistema utilizado, estos pueden ser de hierro, de
aluminio, cobre, acero, aleaciones de aluminio y magnesio (Cuicas & Cuadra, 2017).
Se realizaron 6 muestreos de 18.5 L de agua cruda en la toma muestra de entrada a
la planta de potabilización y se delimitaron los parámetros fisicoquímicos de mayor
importancia Se implementó una celda electrolítica a escala de laboratorio tipo batch con
capacidad de un litro (1 L) conectada a una fuente de poder y se realizaron mediciones de pH
al inicio de cada experimento (Cuicas & Cuadra, 2017).
Figura 14. Esquema del circuito eléctrico y celda electrolítica a escala de laboratorio
(Cuicas & Cuadra, 2017).
64
Para el caso en el cual el hierro actúa como ánodo, se han propuesto dos mecanismos
que explican la formación in situ de dos posibles coagulante. Estos pueden ser hidróxido
ferroso Fe (OH)2 o férrico Fe (OH)3. Como consecuencia de la electrólisis se forma también
O2 en el ánodo, lo que sumado al H2 producen finas burbujas que arrastran a los hidróxidos
metálicos con el contaminante hacia la superficie del líquido, donde se concentran y pueden
ser colectados y removidos fácilmente mediante una cámara de flotación y un colector de
espumas. Durante la formación de los hidróxidos metálicos, la generación de los iones está
acompañada de la concentración electroforética de partículas alrededor del electrodo, las
cuales neutralizan su carga coagulando. La corriente aplicada obliga a los iones OH- a migrar
hacia el ánodo, por lo que el pH en la capa límite es más alto que en el resto de la solución,
lo que favorece la formación de hidróxidos del metal del electrodo (Cuicas & Cuadra, 2017).
De igual manera, desde el punto de vista económico también resultan los mejores,
al garantizar valores técnicamente factibles para un costo de operación más bajo (Cuicas &
Cuadra, 2017).
3.11 BENEFICIOS SOCIO AMBIENTALES POR POTABILIZACIÓN DEL AGUA
EN LOS PUEBLOS PALAFÍTICOS DE LA CIÉNAGA GRANDE DE SANTA
MARTA, COLOMBIA.
El área de estudio comprende dos corregimientos de Sitio Nuevo (Magdalena):
Nueva Venecia (latitud de 10°49’N; longitud de 74°34’O) y Buena Vista (latitud de 10°50’N;
longitud de 74°30’O), están ubicados en la Ciénaga de Pajarales o Complejo Pajarales (CP),
contigua a la Ciénaga Grande de Santa Marta (CGSM). El tipo de estudio de este reporte de
65
caso es indagatorio, en el que, a través de una encuesta y un muestreo de calidad de agua, se
diagnostica la problemática relacionada con la gestión del agua potable, en los dos pueblos
palafíticos mencionados y, además, se realiza un análisis de beneficio socio-ambiental de dos
alternativas de potabilización a bajo costo, que se desarrollarán en una futura investigación
(Lugo & Lugo, 2018).
Por otra parte, el análisis socio-ambiental, se realizó por medio de encuestas
aplicadas en los pueblos de estudio; se indagó sobre la gestión del agua de consumo humano
en las viviendas. La información obtenida, mediante el instrumento aplicado, se relacionó
con la revisión de artículos científicos que han publicado resultados del tratamiento
descentralizado, de agua potable propuesto (Lugo & Lugo, 2018).
Con base a la información recolectada en campo, a través de las encuestas, se
identificaron las necesidades y las preferencias de las comunidades palafíticas estudiadas,
relacionadas con la gestión del agua de consumo humano. Estos aspectos fueron comparados
con lo que se esperaría del tratamiento de agua propuesto. Finalmente, se realizó el análisis
de beneficio socio-ambiental, asociado al proyecto propuesto de gestión social de
purificación de agua (Lugo & Lugo, 2018).
3.12 ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE EN COMUNIDADES RURALES
EN EL CHOCÓ BIOGEOGRÁFICO APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS NO
CONVENCIONALES.
Aplicación de sistemas de Ósmosis Inversa (RO) para comunidades rurales: Una de
las aplicaciones de los sistemas de ósmosis para comunidades rurales, son los sistemas POU,
los cuales solo tratan agua para beber y cocinar el sistema de ósmosis inversa para aplicación
66
del hogar se ha probado en varias regiones del mundo. La tecnología de ósmosis inversa
también se ha utilizado para la desalación de aguas salobres o marinas en situaciones de
emergencia. Un ejemplo de aplicación de la ósmosis para el tratamiento de agua POU en
situación de emergencia es una bolsa de hidratación. En las bolsas de hidratación, una
solución consumible de extracción (por ejemplo, azúcar) se envasa en una bolsa sellada hecha
de una membrana de ósmosis semi permeable. Tras la inmersión de la bolsa, el agua se
difunde a través de la membrana debido a la diferencia de presión osmótica y diluye la
solución inicial. Al final del proceso, la solución de drenaje diluido puede consumirse como
una bebida dulce que contiene nutrientes y minerales (Mosquera, 2017).
Los sistemas de OR compactos para la potabilización del agua contienen las
siguientes etapas:
• Etapa 1: Filtro de Sedimentación. Su función es atrapar partículas o sólidos de
tamaño mediano.
• Etapa 2: Filtro de Carbón activado. Para atrapar residuos químicos, orgánicos, color
y sabor.
• Etapa 3: Membrana de Ósmosis Inversa. Elemento principal y etapa clave del
sistema. Esta membrana está compuesta por una capa fina de películas delgadas y su
función es reducir y/o eliminar solidos totales disueltos, pesticidas y metales pesado
como: arsénico, plomo, cobre, bario, cromo, mercurio, Cloruros, sodio entre otros.
• Etapa 4: Segundo filtro de carbono para capturar las partículas químicas que no
fueron eliminadas por la membrana de Ósmosis Inversa en la etapa previa.
• Etapa 5: Lámpara de Ultravioleta como método de desinfección del agua (Mosquera,
2017).
67
Figura 15. Diagrama de flujo del proceso de Purificación mediante unidades compactas de
Ósmosis Inversa (Mosquera, 2017).
3.13 PROPUESTA DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA PARA LA
VEREDA ZUMBE UBICADA EN ÚTICA, CUNDINAMARCA.
Filtración lenta de arena directa
La filtración lenta es el método de tratamiento de agua más antiguo y simula el
proceso natural de purificación que realiza el agua de ríos, quebradas y lluvia al volverse
subterránea, este sistema es altamente efectivo en la reducción de turbiedad y color, pero al
operarse correctamente y en dependencia de la calidad del agua tratada representa un sistema
efectivo de desinfección. Una de las ventajas predominantes de este método es que purifica
el agua sin crear una fuente de contaminación adicional para el ambiente los subproductos
que el proceso deja son sustancias naturales de degradación biológica que no representa
riesgos para la salud, estos subproductos en su mayoría están formados por CO2 y sales
68
relativamente inocuas, para que la desinfección en el proceso de filtración lenta de arena sea
efectiva no debe faltar una capa biológica (Bernal, 2018).
Por otra parte, (Bernal, 2018) menciona que el filtro lento es un sistema sencillo y
eficiente para el tratamiento de agua, lo cual hace que su costo sea bajo e ideal para las zonas
rurales, sin embargo, para garantizar el buen funcionamiento del sistema y la efectiva
desinfección a través de los años se requiere de una apropiada operación y mantenimiento.
Durante el proceso el agua debe pasar lentamente por diversas capas de diferentes
diámetros, las partículas se encuentran con el medio filtrante y quedan retenidas, a partir de
la degradación biológica las partículas retenidas se reducen a formas más simples. El agua
cruda que ingresa al filtro puede permanecer en la superficie de 3 a 12 horas dependiendo de
la velocidad del filtro, durante ese tiempo se realiza un proceso natural de sedimentación en
el cual las partículas más pesadas bajan a tocar el lecho filtrante y las más pequeñas se
aglutinan lo cual hace más fácil su posterior remoción. En la superficie del medio filtrante se
forma una capa de origen orgánico conocida como “piel de filtro”, esta es la capa es la que
hace el papel de desinfectante al estar formada por algas y otras formas de vida como
plancton, la cual atrapa, digiere y destruye las algas y microorganismos que provienen del
agua cruda antes de llegar al lecho filtrante (Bernal, 2018).
El proceso de filtración directa con filtros lentos de arena deja el agua en condiciones de
turbiedad y color óptimos para consumo humano.
Al realizar una recolección y revisión bibliográfica acerca de los sistemas de
tratamiento de agua para consumo en pequeñas comunidades, las cuales no cuentan con este
69
servicio de forma permanente, a partir de toda la información recopilada de los distintos
métodos de sistema de tratamiento de agua no convencionales, teniendo en cuenta un periodo
de los últimos 5 años (2015 – 2020) recolectada a través de artículos, tesis, trabajos de grado,
revistas científicas tomadas de bases de datos como Science Direct, SciELO, Dialnet, REDIB,
DOAJ. Tomando como referencia algunos países como Perú, Ecuador, México, Colombia y
Venezuela, donde han implementado sistemas de tratamiento de agua para pequeñas
comunidades siendo estas vulnerables al suministro de agua potable, en la tabla 10 se
encuentra un resumen de los resultados de los artículos estudiados, donde se muestra los
resultados/ limite permisible de cada país correspondiente a los parámetros.
70
Tabla 10. Resultados de parámetros fisicoquímicos recopilados.
Chino,
Velarde,
Espinoza
Macias,
Rojas,
Villamar
Peres,
Diaz,
Salamanca,
Rojas
GuillemesCruz,
Rimaycuna
Torres,
Garcia,
Garcia,
Garcia.
Lucas,Hurtado,
Barrios, Silva.
Perez,
Aalacios,
Anaya,
Tovar.
Gonzalez y
Garcia
Perozo,
abreu
Vilca
Maquera
Penu-Perú
cabecera
parroquial
caracol
Ecuador
Colombia Ecuador Perú Colombia Ecuador
San
Miguel
Tulancing
o, Oaxaca
Mexíco
MochumíL
ambayequ
e Perú
Venezuela
Parámetros Unidades
Color UPC 0,33 8 / 15.0 3.75/3-15 2,25/5-15
Turbiedad NTU 0.41/5 1,1/5 0.4 /2 < 0.05/_ 2.9/5 1.3/2 0.94 15.0 / 5 0.88/1-5
Temperatura °C 11.94/_ 20 / _ 26 / _
pH Valor pH 7.10/6.5-8.57.26/6.5-
8.5 7.4 / 6.5 -97.6 7.90/ 7.4/_ 6.62/6.5-8.5 7-8/
Conductividad µmho/cm 12.13 58.1/ _ 2340 / 1000 580 /_ 1540 / 1500
Sólidos disueltos
totalesmg/L 6.03/1000 72.7/1000
1585 / -5.83 840 /1000
Sólidos suspendidos mg/L 3/_ _
Dureza total mg/L CaCO3 L 1.3/500 14.65/300 33/
Cloruros mg Cl L-1 2.4/250 _/0.3-1.5 41/ 5.0 / 250
Sulfatos mg SO4 L-1 5 /250 6.15/200 50/ 4.6 / 250
Fosfatos mg/L 0.145/0.3
Fluor mg/L 0.245/1.5
Salinidad mg/L 0.01/ 0.4
Nitritos mg/L 0.22/3.0 < 0.01/ 0.04/
Nitratos mg/L 5.5/ 50
Mangneso mg/L 0.39 / 0.4 < 2/
Hierro mg/L 0.295/0.3 <5/ 2.44/0.30
Amoniaco mg/L 0.2/1.2
Coliformes totales UFC/100mL
Coliformes fecales UFC/100mL 1*100 6.74
Mercurio mg/L 0.003/0.001
Aluminio mg/L 3.65/0.2
E. coli nmp/100mL
Magnesio meq/L 3.9/ _
Potasio meq/L 0.2/ _
Sodio mg Na/L 2.1/200
Bacterias Heterotrófas UFC/mL 120/500 133/500
Cobre mg/dm 0.8
Plomo mg/dm 0.07
Hierro mg/dm 0.27
Aluminio mg/dm 0.09
Cobalto mg/dm 0.19
Cromo mg/dm 0.03
Año
Autores
Lugar
Resultados / Limite permisible
2017 2019 2017 2019 20172016 2018 2016 2015 2015
71
Teniendo en cuenta la información científica citada en esta monografía, se puede
discutir los sistemas de tratamiento de agua en los cuales implementan el método de
captación y almacenamiento de agua lluvia, para ello se tomó el articulo Captación de agua
de lluvia en cobertura de viviendas rurales para consumo humano en la comunidad de Vilca
Maquera, Puno-Perú (Chino et al., 2016), y Agua de lluvia para consumo humano y uso
doméstico en San Miguel Tulancingo, Oaxaca (Chino et al., 2016), estos artículos
implementan el mismo método que es captación de agua lluvia, como se puede observar en
la tabla 10 (resultados de parámetros fisicoquímicos recopilados), el artículo de Captación de
agua de lluvia en la comunidad de Vilca Maquera, Puno-Perú presenta una turbiedad de 0.41
NTU, mientras el artículo de Agua de lluvia para consumo humano y uso doméstico en San
Miguel Tulancingo, Oaxaca (México) presenta una turbiedad de 15 NTU, esta turbiedad
representa a la medida del grado de transparencia que pierde el agua debido a las partículas
en suspensión, el límite permisible en ambos países es de 5 NTU , es claro que el artículo de
Captación de agua de lluvia en cobertura de viviendas rurales para consumo humano en la
comunidad de Vilca Maquera, Puno-Perú se encuentra dentro del límite máximo permisible,
en cuanto al artículo Agua de lluvia para consumo humano y uso doméstico en San Miguel
Tulancingo, Oaxaca (México) sobre pasa el límite lo cual es agua está muy turbia y no es
apta para el consumo humano.
Por otro lado, analizando los datos en común se puede observar que el hierro en el
artículo de Agua de lluvia para consumo humano y uso doméstico en San Miguel Tulancingo,
Oaxaca (México) (Pérez et al., 2017), tiene un resultado de 2.44 lo cual sobrepasa el límite
permisible que es 0.30 por lo que puede darle un sabor metálico al agua, causando manchas
72
rojizas- café en la ropa, porcelana, platos y utensilios, el hierro suspendido puede convertirse
en bacterias que perjudican en la salud, estas bacterias pueden acumularse en las tuberías de
agua pero son encontradas frecuentemente en los pozos, adicionalmente, se encuentra
mercurio y aluminio que pasan el límite permisible , lo cual es perjudicial para la salud y en
tanto al artículo captación de agua de lluvia en cobertura de viviendas rurales para consumo
humano en la comunidad de Vilca Maquera, Puno-Perú (Chino et al., 2016) el hierro se
encuentra dentro del límite.
Por consiguiente, estos artículos al compararlos se puede decir que los parámetros
fisicoquímicos en común el artículo de captación de agua de lluvia en cobertura de viviendas
rurales para consumo humano en la comunidad de Vilca Maquera, Puno-Perú (Chino et al.,
2016) están todos dentro del límite permisible por la OMS.
Gráfico 1. Turbiedad (NTU).
0,411
0,4 0,05
2,91,3 0,94
15
0,88
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
0 2 4 6 8 10
TU
RB
IED
AD
(N
TU
)
SISTEMAS DE TRATAMIENTOS
Turbiedad (NTU)
Turbiedad (NTU)
73
La turbidez es uno de los parámetros más sobresalientes al momento de la
potabilización del agua, ya que un agua turbia da una impresión negativa a la población, de
igual manera muestra que tan contaminada se encuentra el agua de compuestos orgánicos,
microbiológico, pesticidas e incluso metales pesados. A mayor turbidez se presenta una
mayor partícula en suspensión en el agua, aumenta la posibilidad del refugio de bacterias,
virus y protozoos, patógenos en los micro huecos y la disminución de la eficiencia de los
desinfectantes, de forma general se puede observar en el grafico Turbiedad (NTU), donde
todos los sistemas se encuentran dentro del límite máximo permisible correspondiente a cada
país , excepto el articulo Agua de lluvia para consumo humano y uso doméstico en San
Miguel Tulancingo, Oaxaca (México) (Pérez et al., 2017) que sobre pasa el límite con 15
NTU. Lo cual no es apta para consumo y no se recomienda el sistema para su implementación
en cualquier otra comunidad.
En cuanto a los artículos como el desarrollo de un sistema para la desinfección de
agua de consumo mediante tratamiento electroquímico (Guillemes Peira, 2015) y el articulo
llamado evaluación de la electrocoagulación en el tratamiento de agua potable (Venezuela)
(Cuicas & Cuadra, 2017), son mediante procesos electroquímicos, con respecto a la turbiedad
el articulo el desarrollo de un sistema para la desinfección de agua de consumo mediante
tratamiento electroquímico tiene un resultado <0.05 y el articulo evaluación de la
electrocoagulación en el tratamiento de agua potable (Venezuela) tiene un resultado de 0.88,
ambos se encuentran dentro del límite máximo permisible, otro parámetro en común de estos
artículos es el pH el cual en ambos estuvo dentro del límite permisible, el articulo desarrollo
74
de un sistema para la desinfección de agua de consumo mediante tratamiento electroquímico
presenta buenos resultados en todos los parámetros fisicoquímicos.
Cabe destacar que los procesos electroquímicos son técnicas rentables, económicos
beneficiosos y ayudan al medio ambiente ya que no se utilizan productos químicos para
potabilizar el agua, por lo tanto, puede ser implementados en las pequeñas comunidades
obteniendo resultados favorables.
Gráfico 2. pH (valor pH).
El pH nos indica el grado de acidez o alcalinidad en la que se encuentra el agua, Los
valores de pH en la gráfica indican que todas las mediciones de los sistemas de tratamiento
de agua se encuentran dentro del límite máximo permisible según la resolución de cada país.
7,1
7,267,4
7,6
7,9
7,4
6,62
7
6,4
6,6
6,8
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,0
0 2 4 6 8 10
pH
(V
AL
OR
pH
)
SISTEMA DE TRATAMIENTO
pH (VALOR pH)
pH (valor pH)
75
Gráfico 3. Color (UPC)
La gráfica anterior, nos muestra el valor del color registrado en cada uno de los
sistemas de tratamientos estudiados los cuales arrojan una efectividad, ya que todos están
dentro de los valores de los parámetros permisibles registrados en cada país.
El color es uno de los parámetros organolépticos el cual muestra la calidad que tiene
el agua para consumo, tiene mucha relación con todas las sustancias disueltas que están en el
agua, es de vital importancia medirlo antes de suministrar el agua para evitar enfermedades
a la comunidad.
0,33
8
3,75
2,25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 2 4 6 8 10 12
CO
LO
R (
UP
C)
SISTEMA DE TRATAMIENTO
Color (UPC)
Color (UPC)
76
4. CONCLUSIONES
Teniendo en cuenta la información recopilada y citada en esta monografía, finalmente se
puede concluir lo siguiente:
En pleno siglo XXI todavía existen comunidades rurales en países en vía de
desarrollo que no cuentan con un sistema convencional de tratamiento de agua para consumo
humano debido a la falta de políticas de salubridad, bienestar y equidad, los habitantes deben
recurrir a sistemas no convencionales para obtener agua, las cuales no la tratan de la mejor
manera para que sea apta para su consumo.
Se mostró una gran variedad y métodos de potabilización del agua, que en muchas
partes del mundo sus gobernantes las están implementando para suplir las necesidades de los
más necesitados con bajo costo de inversión, y personal capacitado para su manipulación
pero que cumpla con los estándares reglamentarios para cada país.
Se evidenciaron distintos sistemas de tratamiento de agua no convencionales en
donde se pueden mencionar desde los fabricados por la propia comunidad los cuales utilizan
materiales de fácil acceso con un mínimo costo de inversión en el cual se incluyen tubos
PVC, cisternas recolectoras de agua, pozos subterráneos caseros, bombas de succión,
incluyendo las canaletas de los techos por las que recolectan y almacenan el agua lluvia en
época de invierno, de las lagunas, ríos, estanques, arroyos. Dichos sistemas no cuentan con
la mejor infraestructura, ni mano de obra calificada por lo que los resultados no son los
mejores, ya que no está sometida a ningún proceso de purificación, saneamiento, pero los
pobladores obtienen el líquido tan necesario para su subsistencia con la cual satisfacen sus
necesidades de fuentes naturales.
77
Otro de los sistemas de tratamiento de agua cuenta con un poco más de tecnología
y requieren la implementación de mano de obra calificada en donde se utilizan materiales
como piedra poez, carbón activado, piedra china, diferentes tipos de zeolitas, filtros de olla
cerámicas, con procesos de filtración, cloración, sedimentación, aireación. Los cuales al tener
muchos de los procesos de purificación brindan los mejores resultados a la población que se
beneficia del recurso.
La mayoría de las enfermedades gastrointestinales, vómito, diarrea, piel, tiroides,
brotes y demás enfermedades ocasionadas por la contaminación del agua especialmente por
las heces de amínales en las aguas que almacenan y el no tratamiento de las mismas antes de
consumir.
Muchos de los parámetros registrados en los diferentes tratamientos estudiados los
cuales están recopilados en la tabla 10 son pH, conductividad, sólidos disueltos totales,
dureza total, sólidos suspendidos, coliformes fecales, la turbiedad siendo una de las más
importantes cuando de agua para consumo humano se trata.
Dentro de los resultados reportados se puede apreciar que en la mayoría de ellos los
parámetros están dentro de los límites permisibles de las reglamentaciones registradas en
cada país del cual la comunidad fue materia de estudio, estando el Desarrollo de un sistema
para la desinfección de agua de consumo mediante tratamiento electroquímico, siendo
rentable económicamente ya que ,es un tratamiento electroquímico, además ayuda al medio
ambiente y todos sus resultados reportados son permisibles lo cual el agua tratada es apta
para el consumo humano.
78
Recomendaciones.
• Implementar campañas de concientización a las personas sobre el daño que ocasiona
a su salud consumir agua que no esté sometida bajo un sistema de tratamiento el cual
elimine toda materia orgánica, inorgánica, metales pesados y microorganismos que
se encuentran en ella.
• Que los gobiernos no se olviden de las personas que viven en el sector rural y que
suplan sus necesidades, mejorando sus condiciones de vida implementándoles un
sistema de tratamiento de agua potable para consumo.
79
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