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DISEÑO DE LA MEJOR CONFIGURACIÓN INTEGRANDO TRATAMIENTOS
DE PURIFICACIÓN DE AGUA UTILIZADOS EN SISTEMAS PORTÁTILES
LIFESTRAW Y LIFESAVER BOTTLE
MARCELA DEL PILAR GUÁQUETA CARVAJAL
Asesor
Sebastián Hernández Sierra
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
BOGOTA D.C
13 DE ENERO DE 2011
RESUMEN
A través del tiempo, el agua ha sido el recurso natural más importante e indispensable para
los seres humanos constituyendo el 71% de la superficie de la tierra (siendo el 97.5% agua
salada y el 2.5% agua dulce)1, pese a esto este recurso se ha caracterizado por su
distribución natural no equitativa lo que hace que grandes regiones carezcan de este recurso
que ha venido reduciendo por los cambios climáticos, la contaminación, el mal uso de
dicho recurso, entre otros factores.
La población mundial desde 1900 ha aumentado significativamente creando una demanda
mundial de agua mayor que se ha visto afectada por la escasez del recurso y la falta de agua
potable que requiere la población, generando así según el segundo informe de las Naciones
Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos en el Mundo, que 1.100 millones de
personas en nuestro planeta sigan privadas de acceso a un abastecimiento de agua potable
adecuado y se cifra en unos 2.600 millones el número de las que carecen de instalaciones
de saneamiento básicas [2].
A raíz de estas cifras, la Organización Mundial de la Salud (OMS) propuso en los Objetivos
de Desarrollo del Milenio (ODM) reducir a la mitad la proporción de personas sin acceso
sostenible de agua potable y a servicios de saneamiento básicos para el 2015, generando
que el mundo entero se preocupará por implementar nuevas tecnologías para la
potabilización de agua que cumplan los estándares de calidad de esta para cada país.
A lo largo de este proyecto, se analizarán diferentes tecnologías que son requeridas para la
potabilización de agua con el objetivo de encontrar la mejor configuración que garantice los
estándares de calidad de agua para consumo humano estipulados en la resolución
colombiana 2115 de 2007. Esto con el fin de que esta configuración sea útil para diseñar un
dispositivo portátil que suministre agua de excelente calidad a un bajo costo, permitiendo
que la población Colombiana que actualmente carece de acceso al agua potable pueda
acceder a este tipo de tecnologías.
Palabras claves: Mejor configuración, calidad de agua, tecnologías, agua potable,
dispositivo portátil.
1 Datos obtenidos el 14 de Abril 2010 de: Periodismo de ciencia y tecnología. El agua del mundo, (2000).
http://www.invdes.com.mx/anteriores/Marzo2000/htm/cna82.html.
Tabla de contenido
LISTA DE FIGURAS................................................................................................................................ 5
LISTA DE TABLAS.................................................................................................................................. 6
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .............................................................................................. 8
1.1 SITUACIÓN COLOMBIANA ................................................................................................. 10
2. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 12
2.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................... 12
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS .................................................................................................... 12
3. ESTADO DEL ARTE ..................................................................................................................... 13
3.1 LIFESTRAW ........................................................................................................................ 13
3.2 LIFESAVER BOTTLE ............................................................................................................. 14
4. TECNOLOGIAS ACTUALES .......................................................................................................... 16
4.1 PRETRATAMIENTO ............................................................................................................ 17
4.1.1 FILTROS DE POLIPROPILENO TERMO FUNDIDO ........................................................ 17
4.1.2 FILTROS DE POLIPROPILENO AGLOMERADO ............................................................ 18
4.1.3 FILTROS MULTIMEDIA ............................................................................................... 18
4.1.4 COAGULACIÓN, FLOCULACIÓN Y SEDIMENTACIÓN .................................................. 18
4.1.5 MEMBRANAS PROGRESIVAS ..................................................................................... 20
4.2 TRATAMIENTO PRIMARIO ................................................................................................. 20
4.2.1 MICROFILTRACIÓN (MF) ............................................................................................ 20
4.2.2 ULTRAFILTRACIÓN (UF) ............................................................................................. 21
4.2.3 NANOFILTRACIÓN (NF) .............................................................................................. 22
4.2.4 OSMOSIS INVERSA (OI) .............................................................................................. 22
4.2.5 FILTROS DE ARENA .................................................................................................... 23
4.3 TRATAMIENTO SECUNDARIO ............................................................................................ 24
4.3.1 IRRADIACIONES ULTRAVIOLETA (UV) ........................................................................ 24
4.3.2 CLORACIÓN................................................................................................................ 24
4.3.3 CARBÓN ACTIVADO GRANULAR (GAC) ..................................................................... 25
4.3.4 CARBÓN ACTIVADO CON PARTICULAS DE PLATA ..................................................... 26
4.3.5 RESINAS HALOGENADAS CUBIERTAS DE YODO ........................................................ 26
5. CRITERIOS DE DEMANDA .......................................................................................................... 26
5.1 TIEMPO DE VIDA ÚTIL ....................................................................................................... 27
5.2 CALIDAD DEL AGUA ........................................................................................................... 27
5.3 COSTOS .............................................................................................................................. 28
5.4 TAMAÑO ............................................................................................................................ 28
5.5 FACTOR DE USO................................................................................................................. 29
6. SELECCIÓN DE LA MEJOR TECNOLOGÍA .................................................................................... 29
6.1 SELECCIÓN DE UN MÉTODO DE EVALUACIÓN ........................................................................ 29
6.2 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE EVALUACIÓN ........................................................................ 32
6.3 APLICACIÓN DEL MÉTODO ELECTRE II .................................................................................... 34
6.3.1 PRETRATAMIENTO ........................................................................................................... 35
6.3.2 TRATAMIENTO PRIMARIO ................................................................................................ 37
6.3.3 TRATAMIENTO SECUNDARIO ........................................................................................... 40
6.4 CONCLUSIONES DEL ELECTRE II ............................................................................................... 42
7. PRUEBAS DEL SISTEMA .............................................................................................................. 43
7.1 MATERIALES UTILIZADOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA .............................. 43
7.2 EVALUACIÓN DE LA CAÍDA DE PRESIÓN EN EL PRETRATAMIENTO .................................. 46
7.3 PRUEBAS REALIZADAS AL AGUA EFLUENTE PROVENIENTE DEL EJE AMBIENTAL ............. 47
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................................................................... 48
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................................... 51
9.1 LIMITACIONES DEL SISTEMA ............................................................................................. 53
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 54
ANEXOS ............................................................................................................................................. 56
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Estadísticas sobre la población mundial con y sin acceso a una fuente mejorada de agua
potable. ............................................................................................................................................... 8
Figura 2. Evolución del acceso de población a fuentes de agua potable y servicios de saneamiento
Colombia 1993-2008 [4]. ................................................................................................................... 10
Figura 3. Cobertura Urbana en Colombia 2005 [4]. .......................................................................... 11
Figura 4. Cobertura Rural en Colombia 2005 [4]. ............................................................................. 11
Figura 5. Configuración del sistema del LifeStraw water purifier [5] ................................................ 14
Figura 6. Configuración del sistema LifeSaver Bottle [5] .................................................................. 15
Figura 7. Filtros de polipropileno termo fundido [8] ........................................................................ 17
Figura 8. Coagulación y floculación [14]............................................................................................ 19
Figura 9. Estructura matricial problema típico toma de decisión múltiples criterios ....................... 29
Figura 10. Algoritmo del ELECTRE II .................................................................................................. 34
Figura 11. Grafo de las relaciones dominantes alternativas de pretratamiento. ............................. 37
Figura 12. Grafo de las relaciones dominantes alternativas del tratamiento primario. ................... 39
Figura 13. Grafo de las relaciones dominantes alternativas del tratamiento secundario. ............... 42
Figura 14. Configuración del sistema para potabilización de agua ................................................... 45
Figura 15. Gráfica Caudal Vs. Caída de presión ................................................................................. 47
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Algunas ventajas y desventajas del LifeStaw y el LifeSaver Bottle ................................... 16
Tabla 2. Características organolépticas y físicas con valores permitidos para agua Potable según el
Ministerio de salud e Icontec [25] ..................................................................................................... 27
Tabla 3. Características químicas, microbiológicas y otras con valores permitidos para agua
Potable según el Ministerio de salud e Icontec [25] .......................................................................... 27
Tabla 4. Pesos asignados a cada criterio de acuerdo a que tan importante es este en el diseño del
dispositivo portátil ............................................................................................................................ 35
Tabla 5, Alternativas dej pretratamiento .......................................................................................... 35
Tabla 6. Matriz decisional pretratamiento ........................................................................................ 35
Tabla 7. Matriz decisional normalizada ............................................................................................. 36
Tabla 8. Matriz decisional normalizada ponderada .......................................................................... 36
Tabla 9. Matriz índices de concordancia ........................................................................................... 36
Tabla 10. Matriz índices de discordancia .......................................................................................... 36
Tabla 11. Matriz dominancia concordancia ...................................................................................... 36
Tabla 12. Matriz dominancia discordancia ....................................................................................... 36
Tabla 13. Matriz dominancia (concordancia-discordancia) .............................................................. 37
Tabla 14. Clasificación de alternativas para el pretratamiento ........................................................ 37
Tabla 15. Alternativas para el tratamiento primario ........................................................................ 38
Tabla 16. Matriz decisional tratamiento primario ............................................................................ 38
Tabla 17. Matriz decisional normalizada ........................................................................................... 38
Tabla 18. Matriz decisional normalizada ponderada ........................................................................ 38
Tabla 19. Matriz índices de concordancia ......................................................................................... 39
Tabla 20. Matriz índices de discordancia .......................................................................................... 39
Tabla 21. Matriz dominancia concordancia ...................................................................................... 39
Tabla 22. Matriz dominancia discordancia ....................................................................................... 39
Tabla 23. Matriz dominancia (concordancia-discordancia) .............................................................. 39
Tabla 24. Clasificación de alternativas para el tratamiento primario ............................................... 40
Tabla 25. Clasificación de alternativas para el tratamiento primario ............................................... 40
Tabla 26. Matriz decisional tratamiento secundario ........................................................................ 40
Tabla 27. Matriz decisional normalizada ........................................................................................... 41
Tabla 28. Matriz decisional normalizada ponderada ........................................................................ 41
Tabla 29. Matriz índices de concordancia ......................................................................................... 41
Tabla 30. Matriz índices de discordancia .......................................................................................... 41
Tabla 31. Matriz dominancia concordancia ...................................................................................... 41
Tabla 32. Matriz dominancia discordancia ....................................................................................... 41
Tabla 33. Matriz dominancia (concordancia-discordancia) .............................................................. 42
Tabla 34. Clasificación de alternativas para el tratamiento secundario ........................................... 42
Tabla 35. La mejor configuración del dispositivo portátil ................................................................. 43
Tabla 36. Necesidades diarias de agua potable por persona ............................................................ 46
Tabla 37. Comparación de las características físicas ......................................................................... 48
Tabla 38. Características básicas ....................................................................................................... 49
Tabla 39. Comparación de las características químicas que tienen implicaciones sobre la salud
humana ............................................................................................................................................. 49
Tabla 40. Comparación de las características químicas que tienen mayores consecuencias
económicas e indirectas sobre la salud humana .............................................................................. 49
Tabla 41. Comparación características microbiológicas ................................................................... 50
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El agua es el recurso natural más importante y esencial para la vida, sin embargo es escasa
para muchas personas en todo el mundo ocasionando que millones de niños y adultos
mueran a diario por enfermedades mortales que se derivan de la falta de saneamiento y
acceso a agua para el consumo humano. Dicha situación ha generando que los gobiernos de
todo el mundo se preocupen por tales hechos ya que el agua es el único recurso hídrico del
planeta que garantiza la supervivencia y el desarrollo sostenible de los países [1].
Según el segundo informe de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos
Hídricos en el Mundo, se reportó que para el 2004 más de 1.100 millones de personas en
nuestro planeta se encuentran privadas de acceso a un abastecimiento de agua potable
adecuado y se cifra en unos 2.600 millones el número de las que carecen de
instalaciones de saneamiento básico como se muestra en las estadísticas presentadas por la
Organización Mundial de la Salud (OMS) sobre la falta de agua potable en el mundo [2].
Figura 1. Estadísticas sobre la población mundial con y sin acceso a una fuente mejorada de agua potable.2
El objetivo de todos los organismos internacionales es cambiar el panorama que se
presenta, como se propuso en los Objetivos de Desarrollo del Milenio (ODM), los cuales
esperan reducir a la mitad la proporción de personas sin acceso sostenible de agua potable y
a servicios de saneamiento básico para el 2015 [2].
2 Imagen recuperada el 14 de Abril 2010 de: Organización Mundial de la Salud, UNICEF. La meta de los ODM relativa al agua potable
y el saneamiento: el reto del decenio para zonas urbanas y rurales.(2007)
Con base a lo anterior, el mundo ha venido evolucionando e implementando tecnologías,
herramientas y medidas que ayuden a satisfacer la demanda de agua potable tanto para el
consumo diario en las poblaciones más afectadas como en casos de emergencia.
Estas tecnologías y herramientas deben garantizar el cumplimiento de los estándares
mínimos de calidad de agua potable establecidos en las diferentes partes mundo ya que la
calidad está estrechamente relacionada con las condiciones de vida de una comunidad
(desarrollo, bienestar y salud), de modo tal que su potabilización juega un papel importante
en el desarrollo de las comunidades al promover mejores condiciones de vida y por ende un
mayor progreso [3]. En el caso Colombiano las normas a cumplir se encuentran estipuladas
en la resolución 2115 del 2007, establecida por el Ministerio de la Protección Social en
conjunto con el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, en la cual se
señalan las características necesarias, los instrumentos básicos, frecuencias del sistema de
control y vigilancia de la calidad del agua para el consumo humano en cuanto a sus
características físico-químicas y microbiológicas, además de los análisis empleados para
determinar propiedades tal como la dureza, pH, cantidad de cloro residual, Escheichia coli,
entre otros [7].
Este proyecto de grado tiene como objetivo analizar y evaluar las tecnologías presentes en
dos sistemas portátiles para el tratamiento de aguas que han generado revolución en el
mundo entero, ya que representan una posible solución al problema de acceso de agua
potable de las poblaciones marginadas. Estos sistemas son conocidos comercialmente como
LifeSaver Bottle sistema de purificación basado en membranas de ultrafiltración (UF) y el
LifeStraw que se basa en resinas de yodo; que a pesar de su efectividad para la purificación
de agua, la implementación masiva de estos sistemas se ve limitada por sus altos costos de
producción que presentan.
Por consiguiente, este proyecto busca encontrar una mejor configuración de tecnologías
para la potabilización de agua que cumpla con los estándares de calidad de agua
establecidos por la resolución colombiana 2115 de 2007, las cuales sean asequibles para la
población económicamente y de esta manera sirva para diseñar un dispositivo portátil
similar a los mencionados siendo una fuente confiable y garantizada de agua potable.
1.1 SITUACIÓN COLOMBIANA
De acuerdo con los Objetivos de Desarrollo del Milenio (ODM) propuestos por la
Organización Mundial de la Salud (OMS), Colombia según el Departamento Nacional de
Planeación (DNP) se ha fijado superar la meta universal para el 2015 con respecto a la
cobertura del servicio de alcantarillado y acceso a agua potable en poblaciones marginadas
como se muestra en la Figura2.
Figura 2. Evolución del acceso de población a fuentes de agua potable y servicios de saneamiento Colombia 1993-2008 [4].
Donde se observa un incrementó en el acceso a una fuente mejorada de agua potable en
zonas urbanas superando los ODM, pero en el caso de cobertura de saneamiento básico en
área rural aunque hubo un aumento importante sigue siendo bajo comparado con los ODM.
Actualmente, aunque se conoce que el gobierno destina una cantidad considerable dentro
de su presupuesto para lograr abastecer y garantizar fuentes de potabilización de agua
adecuadas, muchas veces no se ven reflejados estos esfuerzos en las estadísticas que
suministra el DNP debido a los altos costos de las tecnologías para la potabilización de
agua como los costos de mantenimiento de estas.
En las figuras 3 y 4 se muestra la cobertura de alcantarillado, agua potable y saneamiento
que tenía el país en el 2005 para la zonas urbanas como para las rurales, donde se observa
un amplio cubrimiento en las zonas urbanas y por el contrario un cubrimiento muy bajo
para las zonas rurales siendo estas las poblaciones marginadas en el territorio nacional.
Figura 3. Cobertura Urbana en Colombia 2005 [4]. Figura 4. Cobertura Rural en Colombia 2005 [4].
Como se puede ver en la figura4, la situación en Colombia para las áreas rurales es
preocupante y el acceso a las tecnologías se ve cada vez más lento por múltiples factores
entre ellos el transporte de las tecnologías. Por consiguiente, para poder lograr las metas
planteadas por el gobierno nacional para el año 2015 es necesario la implementación de
tecnologías portátiles que sean fáciles de utilizar, de transportar y que sean asequibles para
la población, de tal manera que ayuden a suplir de agua potable a las poblaciones marginas
y que esta cumpla con los estándares de calidad establecidos en la resolución colombiana
2115 de 2007.
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Obtener la mejor configuración para el tratamiento de potabilización de agua integrando las
tecnologías utilizadas en el LifeStraw y el LifeSaver Bottle para producir agua potable que
garantice los estándares establecidos por el gobierno Colombiano en la resolución 2115 de
2007.
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Realizar una revisión bibliográfica que conduzca a identificar las tecnologías
disponibles comercialmente, con el fin de encontrar la mejor configuración para
el dispositivo portátil.
2. Implementar una etapa final al proceso que consiste en un sistema de
desinfección, para mejorar la calidad de agua obtenida en el proceso.
3. Implementar y validar el funcionamiento de la mejor configuración encontrada
para la potabilización.
4. Realizar las pruebas que sean necesarias al sistema planteado con la mejor
configuración, con el fin de garantizar que este cumpla con los estándares
establecidos por la resolución 2115 de 2.007.
3. ESTADO DEL ARTE
Existen actualmente diferentes tecnologías portátiles para tratamientos de potabilización de
agua vendidos comercialmente como por ejemplo el SteriPEN, el LifeSaver Bottle, el
LifeStraw, el Pure Water 2 GO, entre otros que han sido diseñados con el objetivo de
purificar agua que se encuentra en mal estado y por ende no es apta para el consumo
humano queriendo así satisfacer las necesidades de las personas, además estos sistemas han
surgido como respuesta a la gran demanda que ha generado el mundo ante la falta de acceso
sostenible al agua potable y a servicios de saneamiento básicos.
Como se mencionó previamente, la mejor configuración para el dispositivo portátil será
diseñada de acuerdo a las tecnologías presentes en el Lifesaver Bottle y el LifeStraw y en
otras tecnologías, necesarias para las demás etapas que requiere el dispositivo con el
objetivo de que estas garanticen la obtención de agua de excelente calidad que cumpla con
los estándares establecidos para la ley colombiana.
3.1 LIFESTRAW
El LifeStraw es un dispositivo portátil utilizado en casos de emergencia o para uso
cotidiano, básicamente es un filtro de agua que puede portarse fácilmente garantizando un
acceso seguro y limpio a agua potable, tiene la capacidad de filtrar más de 700 litros de
agua removiendo el 99.99% de las bacterias como Escherichia coli B y Enterococcus
faecalis y el 98% de los virus como MS-2 coliphage presentes en agua contaminada de
mala calidad, no necesita ningún tipo de energía para su funcionamiento, sirve en aguas
altamente turbias y es fácil de limpiar [5]. El LifeStraw dentro de su sistema tiene cuatro
pasos para purificación de agua que son un pre-filtro de tela, un filtro de poliéster, una
resina halogenadas cubierta por yodo y un filtro carbón activado granular.
El primer paso el pre-filtro de tela es un filtro con orificios de 100 micrómetros de diámetro
el cual tiene como función obstaculizar el paso de los grandes sedimentos que se
encuentran en el agua sucia, el segundo paso es el filtro de polyester que es un filtro de 15
micrómetros de diámetro que cumple la función de eliminar y obstaculizar el paso de las
bacterias, el tercer paso son las resinas halógenadas cubiertas de yodo que tienen como
función activar el halógeno para inactivar las bacterias, adicionalmente la resina hace
intercambios anionicos fuertes adsorbiendo las cargas negativas de los halógenos
residuales, adicionalmente, el yodo sirve para matar los parásitos bacterias y virus inmersos
en el agua. El último paso es el carbón activado granular (GAC) el cual adsorbe los
halógenos residuales activos eliminando algunos parásitos, el mal olor y sabor del agua [5].
En este dispositivo la persona al succionar genera un gradiente de presión suficiente para
que el agua pase por todas las etapas de tratamiento. En la Figura 5 se presenta el sistema
propio del LifeStraw.
Figura 5. Configuración del sistema del LifeStraw water purifier [5]
LifeStraw ha tenido un impacto positivo dentro de las poblaciones más vulnerables como
en África siendo la herramienta más efectiva para la obtención de agua potable y la
prevención de enfermedades causadas por la contaminación y malas condiciones del agua.
3.2 LIFESAVER BOTTLE
El LifeSaver Bottle cumple el mismo objetivo que el LifeStraw utilizando diferentes
tecnologías de purificación de agua y con un diseño que garantiza el almacenamiento de
agua pura a diferencia del LifeStraw que solamente sirve para adquirir instantáneamente
agua potable de un yacimiento, charco, pozo de agua entre otros. Este consiste en un termo
portátil de filtración rápida y eficiente que por medio de la ultrafiltración permite eliminar
en un 99.99% los contaminantes microbiológicos como bacterias, virus, protozoarios y
hongos presentes en el agua sin utilizar ningún aditivo químico, tiene una capacidad para
filtrar con sus filtros originales entre 4000 a 6000 litros y estos pueden ser reemplazados,
adicionalmente presenta un sistema que lo aísla de cualquier tipo de contaminación. Este
dispositivo ha tenido gran acogida mundialmente por lo que es utilizado principalmente
para operaciones militares, ayudas humanitarias, casos de emergencia, contingencia civil y
usos particulares [6].
El LifeSaver Bottle es un sistema que trabaja con tecnologías para la purificación del agua
tales como un disco para pre-filtrado, rejillas de membranas de protección, membrana de
ultrafiltración y carbón activado. La función del disco para pre-filtrado es la de ayudar a
eliminar y evitar el paso de sólidos o sedimentos presentes en el agua, luego pasa por las
rejillas de membranas de protección lo que ayuda a filtrar partículas que pudieron pasar el
pre-filtro, seguidamente se encuentran las membranas de ultrafiltración que consisten en
filtros con poros de 15 nanómetros de diámetro los cuales permiten eliminar y obstaculizar
el paso de pequeños virus, bacterias, parásitos, hongos, entre otros, por ultimo se encuentra
el carbón activado que es el encargado de eliminar los malos olores y sabores del agua
tratada.
Para que esto sea posible el dispositivo presenta una bomba que permite generar la el
gradiente de presión necesario para que el agua recogida pueda pasar por todas las etapas
ya mencionadas para su purificación. A continuación se presentara el diseño del LifeSaver
Bottle.
Figura 6. Configuración del sistema LifeSaver Bottle [5]
Ante la carencia de agua potable en el planeta se ha visto la necesidad de implementar y
desarrollar sistemas que den solución al problema, por consiguiente el LifeSaver Bottle y el
LifeStraw son propuestas que han permitido satisfacer la necesidad de agua potable dentro
de la población marginada sin embargo son tecnologías que tiene un alto costo. La Tabla1
presenta algunas de las ventajas y desventajas de estos dos sistemas.
Tabla 1. Algunas ventajas y desventajas del LifeStaw y el LifeSaver Bottle
De acuerdo a lo anterior aunque estos sistemas garantizan el suministro de agua de alta
calidad que cumple los estándares de calidad de diferentes países estos dispositivos no son
económicamente viables para la población marginada en Colombia, por consiguiente, se
utilizarán unas de las tecnologías para potabilización de agua presentes en estos para el
diseño de algunas de las etapas de la mejor configuración que será escogido mediante
métodos multi-criterios dependiendo a las características que se desea que tenga el
dispositivo portátil.
4. TECNOLOGIAS ACTUALES
Los procesos de potabilización de agua son realizados a través de una combinación de
operaciones unitarias que conforman las diferentes etapas en las que se divide el proceso de
tratamiento de agua potable [3]. Generalmente estos procesos consisten en tres etapas que
son el pretratamiento, el tratamiento primario y el tratamiento secundario donde para cada
una de estas existen comercialmente diferentes tecnologías.
Permite la purificación de más de 700 litros de agua. Permite obtener agua pura entre 4000 y 6000 litros.
Es un sistema practico y fácil de usar. Es un sistema practico y fácil de usar.
El agua obtenida cumple los estándares de calidad reglamentados. El agua obtenida cumple los estándares de calidad reglamentados.
Es un sistema para la obtención de agua pura inmediato. No utiliza ninguna clase de químicos, y tiene una capacidad
de almacenamiento razonable.
El sistema utiliza membranas por microfiltración que tienen un
costo menor al de las de ultrafiltración utilizado por el LifeSaver Bottle. Posee filtros reemplazables por lo tanto su tiempo de vida es mayor.
Económicamente es poco viable especialmente para las Económicamente es poco viable especialmente para las
poblaciones vulnerables. poblaciones vulnerables.
No tiene capacidad de almacenamiento. La purificación del agua no es instantánea aunque es rápida.
Es de uso personal. Es un sistema individual.
No sirve para la purificación de agua salada solamente de agua dulce. No sirve para la purificación de agua salada solamente de agua dulce.
Por el uso de químicos el agua obtenida presenta pequeñas particulas El tiempo de vida no es razonable respecto a su precio.
de yodo en ella.
LifeStraw LifeSaver Bottle
Ventajas
Desventajas
4.1 PRETRATAMIENTO
La etapa de pretratamiento, tiene como objetivo la eliminación de partículas grandes
incluyendo algas, altos niveles de turbiedad, algunos virus y quistes protozoarios presentes
en el agua efluente, modificando medianamente la calidad microbiología del agua antes de
entrar al tratamiento primario garantizando la funcionalidad de este [K]. A continuación se
presentan algunas de las tecnologías existentes para esta etapa en sistemas de potabilización
de agua.
4.1.1 FILTROS DE POLIPROPILENO TERMO FUNDIDO
Este tipo de pre filtros son filtros económicos, inertes de alta confiabilidad por su larga
durabilidad, que tienen una tasa de filtración rápida y son fáciles de lavar; se caracteriza por
retener sedimentos, suciedad, algas y quistes de Giargia. Estos filtros son termo fundidos lo
que les proporciona características superiores de filtración y una estructura fija de poro,
además son resistentes a temperaturas entre 4.4°C y 79.4°C, con alta capacidad de flujo
presentando bajas caídas de presión.
Adicionalmente, presentan un matriz de fibras que permite capturar mayor cantidad de
partículas siendo más eficientes en comparación con otros filtros, lo que le genera mayor
volumen de vacio prolongando su vida útil [8]. Adicionalmente, el tamaño de poro de estos
filtros varía desde 50 micrómetros hasta 1 micrómetro de diámetro nominal3.
Figura 7. Filtros de polipropileno termo fundido [8]
3 El diámetro nominal hace referencia a que el tamaño de mayor abertura puede captar las partículas que tengan ese
tamaño o mayor a este, caso contrario ocurre con el diámetro absoluto, el cual hace referencia al tamaño de mayor
abertura que puede tener el poro, es decir, que ninguna partícula mayor a ese tamaño puede pasar por este.
4.1.2 FILTROS DE POLIPROPILENO AGLOMERADO
Los pre filtros de polipropileno aglomerado se caracterizan por ser económicos con alta
capacidad para retención de sólidos, sedimentos, algas, suciedad, óxido y quistes de giargia
presentes en el agua fuente (agua sucia). Este tipo de pre filtros soporta temperaturas entre
4.4°C a 62.8°C con tiene bajas caídas de presión, altamente eficientes y tiene una alta
capacidad de flujo.
Estos filtros presentan un tamaño de poro que puede varías entre 75 micrómetros a 1
micrómetro de diámetro nominal y generalmente son usados en el pretratamiento seguido
por sistemas de osmosis inversa y carbón activado granular [9]
4.1.3 FILTROS MULTIMEDIA
Los filtros multimedia son filtros que contienen varios tipos de media filtrante y permiten la
obtención de agua de excelente calidad con caudales más rápidos comparado con el filtro
de arena, que es capaz de retirar sólidos suspendidos en el agua efluente de tamaños desde
3 hasta 15 micrómetros por medio de diferentes grosores o calibres de distintos medios
filtrantes. Estos filtros tienen la capacidad de atrapar la turbidez del agua en el lecho que
poseen interiormente, lo que hace que filtre muchos más sólidos presentes en el agua antes
de que su retro lavado sea necesario [10].
Los filtros multimedia consisten en un trabajo mecánico que ayuda a la remoción de todas
las partículas suspendidas en el agua; estos al igual que los filtros de arena son económicos
debido a que requieren de poco mantenimiento y requieren menos espacio. Los filtros
multimedia se caracterizan también por la obtención de altos niveles de claridad del agua
[11].
4.1.4 COAGULACIÓN, FLOCULACIÓN Y SEDIMENTACIÓN
La coagulación y la floculación hacen parte de la etapa de clarificación del agua efluente,
etapa en la cual las partículas se aglutinan en pequeñas masas llamadas “flocs”, tal que su
peso especifico supere el del agua y puedan precipitarse.
De esta manera, la coagulación hace referencia al proceso de desestabilización de las
partículas suspendidas para que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas; así
coagulantes con cargas opuestas a las de los sólidos suspendidos, se añaden en el agua para
neutralizar las cargas negativas como por ejemplo la arcilla u otras sustancias que producen
color; una vez las cargas se neutralizan, las partículas pequeñas se agrupan formando
núcleos microscópicos.
Por otra parte, la floculación esta vinculada con los fenómenos de transporte dentro del
líquido para que las partículas hagan contacto, lo que implica la formación de puentes
químicos entre cuatro partículas de modo que se formar una malla de coágulos
tridimensionales y porosos, que mediante el crecimiento de las partículas coaguladas
forman un “floc” grande y pesado que será sedimentado posteriormente.
Por último, la sedimentación es una operación unitaria que consiste en la separación por la
acción de la gravedad de las fases sólida y liquida de una suspensión diluida, para obtener
una suspensión concentrada y un líquido claro. Esta tecnología es muy usada en las plantas
de tratamientos de agua por su efectividad y bajos costos de operación [12].
Históricamente, los coagulantes metálicos, sales de Hierro y Aluminio, han sido los más
utilizados en la clarificación de aguas y eliminación de DBO y fosfatos de aguas residuales,
actualmente, los coagulantes más utilizados en el mercado son el Sulfato de Aluminio y el
Poli Cloruro de Aluminio (PAC), siendo este último el más efectivo ya que reacciona más
rápido que el sulfato de aluminio formando los flocs en menor tiempo. Por otro lado,
existen sales de hierro férrico utilizado como coagulantes que son utilizados
comercialmente pero presentan varias desventajas, por lo que se recomienda trabajar con
los coagulantes convencionales [13].
Figura 8. Coagulación y floculación [14].
4.1.5 MEMBRANAS PROGRESIVAS
Este tipo de membranas pueden reemplazar los pre filtros mencionados anteriormente, ya
que cumplen la función de estos filtros en un solo sistema.
Las membranas progresivas pueden ser de distintos materiales, la que se analizará es 100%
de polipropileno la cual se caracteriza por tener dos capas separadas con diferentes
gradientes de concentración que proporcionan un mejor rendimiento del cartucho; además
retiene tres veces más la suciedad y los sedimentos presentes en el agua lo que garantiza un
proceso de filtración mucho más eficiente [14].
Estas membranas progresivas tienen como principal ventaja, que su tamaño de poro varía
desde un grande presente en la pre filtración reteniendo sedimentos y partículas grandes
presentes en el agua efluente, hasta un poro más pequeño en el paso final de la filtración
que estas proveen. De esta manera, se reducen las partículas cargadas por el agua tratada
para el siguiente paso de post-filtración permitiendo operar con flujos a altas velocidades.
La temperatura a la que estas membranas trabajan normalmente se encuentra entre 4.4°C a
62.8°C, resistiendo a grandes caudales y presentando una baja caída de presión [15].
4.2 TRATAMIENTO PRIMARIO
El tratamiento primario es la etapa que consiste en la remoción de la mayoría de las
bacterias y virus presentes en el agua tratada en el pretratamiento. Las tecnologías que
existen para esta etapa se caracterizan por tener poros con diámetros muy pequeños que
garantizan una remoción eficiente de los microorganismos, algunas de las tecnologías
existentes para esta etapa se analizarán en esta sección.
4.2.1 MICROFILTRACIÓN (MF)
Las membranas de microfiltración (MF) se caracterizan por ser membranas de separación
que tiene un tamaño de poro que va hasta 0.1 micrómetro, además pueden remover
protozoos, algas y algunas bacterias eficientemente. Sin embargo, estas membranas no
eliminan virus que tengan un tamaño entre 0.01-0.1 micrómetros y necesita de un
pretratamiento antes de ser utilizada. Estudios realizados han demostrado el poder que
tienen las membranas de MF para remover los quistes de giargia y Cryptosporidia presentes
en el agua como también es reconocida por remover la turbiedad del agua [16].
Las membranas de microfiltración es la tecnología recomendada por la OMS, se encuentran
en el mercado de material cerámico, entre otros y de forma de monolitos o tubos cilíndricos
huecos con un tamaño de poro nominal del alrededor de 0,2 micrómetros lo que ayuda a
garantizar la remoción de bacterias y de los virus parcialmente. Los filtros producidos con
este tipo de membranas tienen un tamaño de poro que alcanza los 0,1 a 3.0 micrómetros y
son operados por gravedad o mediante una bomba manual requiriendo una baja presión de
operación que se encuentra entre 15 y 60 psi; estas membranas ofrecen una resistencia y
flexibilidad hidráulica para la filtración que responde a las propiedades de las soluciones de
agua eliminando materiales como arena, arcilla, entre otros. Para garantizar el tiempo de
vida útil de este tipo de membranas, se recomienda retro lavados periódicos con soluciones
que no afecten las características de estas [17].
4.2.2 ULTRAFILTRACIÓN (UF)
La ultrafiltración (UF), consiste en membranas con un tamaño de poro suficientemente
pequeño para asegurar la alta remoción de toda clase de microorganismos peligrosos
presentes en el agua como los son algas, Cryptosporidia, Giardia, E-coli y otras bacterias
garantizando también la remoción de virus que tienen un tamaño entre 30 a 300
micrómetros como del color y de la turbiedad del agua, estas membranas pueden trabajar
con presiones entre 30 a 100 psi [17].
Estas membranas pueden ser de acetato de celulosa, polipropileno, entre otros materiales, lo
que permite evitar el paso de sustancias que tienes un peso molecular mayor a 150.000
daltons, en el mercado se consiguen diferentes configuraciones de este tipo de membranas
como las planas, las tubulares, las espirales o de fibra hueca siendo esta última la más
utilizada por su alta densidad y su fácil mantenimiento. Estas se caracterizan por trabajar de
forma tangencial requiriendo menos energía con caídas de presión bajas, además, por ser
más eficientes que las membranas de microfiltración.
Las membranas de ultrafiltración también tiene como ventaja un costo de instalación bajo,
las plantas construidas con esta tecnología son compactas y modulares, el proceso no
requiere adición de sustancias químicas para la producción de un flujo constante de agua
pura y sana de alta calidad para el consumo humano [16]. Adicionalmente, estas tiene
mayor eficiencia de eliminación de contaminantes y una excelente calidad de filtrado
aunque su principal desventaja es que requieren de un mantenimiento químico periódico
para la restauración de estas y la presencia de una tecnología de pretratamiento antes de ser
utilizada [17].
4.2.3 NANOFILTRACIÓN (NF)
Las membranas de nanofiltración (NF) también conocida como membrana suavizadora, se
caracterizan por eliminar la turbiedad, la dureza, el color, las algas, los protozoos, las
bacterias, los virus y algunos químicos orgánicos presentes en los pesticidas en el agua
efluente, al tener poros más pequeños que los de las membranas de UF pero al igual que
estas, necesita de una etapa de pretratamiento para el agua efluente antes de ser utilizada;
estas membranas son operadas bajo presión en las que solutos de bajo peso molecular son
retenidos, sin embargo, las sales logran pasar total o parcialmente a través de la membrana
con el filtrado. Las membranas de NF reducen el incremento del gradiente de presión
osmótica obteniendo como resultado una mayor cantidad de producto permeado.
Estas pueden ser tubulares o espirales perteneciendo a la familia de película delgada que
poseen una excelente estabilidad a largo plazo. Estas membranas operan a presiones entre
90 psi hasta 150 psi, requieren menor uso de energía y tiene tres corrientes de flujo:
alimentación, rechazo y producto, son parecidas en apariencia y operación a las membranas
de osmosis inversa (OI), aunque estas membranas remueven generalmente la alcalinidad
del agua generan corrosión, por lo que se recomienda adicionar alcalinidad para evitar la
corrosión [18].
La principal ventaja de esta membranas es su alto poder desinfectante, que comparado con
las tecnologías de adición de ozono y la utilización de carbón activado granular (GAC)
presentan resultados similares en cuanto a la calidad del agua según estudios realizados
[17].
4.2.4 OSMOSIS INVERSA (OI)
Las membranas de osmosis inversa (OI) son una tecnología altamente eficiente para
remover iones inorgánicos, sales, algunos componentes orgánicos, color y contaminantes
microbiológicos como protozoos, bacterias y virus del agua efluente. Esta se basa en el
proceso osmótico, el cual es espontaneo donde el agua pasa a través de la membrana
semipermeable desde una solución diluida a una solución concentrada para equilibrar las
concentraciones. La OI es producida cuando se ejerce una presión suficiente en una
solución concentrada para revertir el flujo y presionar el agua de la solución concentrada a
la más diluida, obteniendo agua clara y rechazando el concentrado [17].
Las membranas de OI se caracterizan por ser membranas no porosas, además, por que el
transporte del agua a través de la membrana toma lugar por la disolución secuencial del
agua dentro de la membrana y la difusión se hace a través del lado penetrante de esta. Este
proceso necesita de una etapa de prefiltración para tratar el agua antes de ser utilizado,
adicionalmente, estas membranas operan a presiones altas de aproximadamente 200 psi
para agua no salada y a 1500 psi para agua de mar; este sistema mantiene estable el agua en
un sistema de distribución y necesita retro lavados periódicos, su tiempo de vida es de 3 a 6
años y aunque es una tecnología altamente eficiente utilizada en plantas de tratamiento en
los Estados Unidos sus costos son elevados [17].
4.2.5 FILTROS DE ARENA
La filtración a través de arena es el sistema de tratamiento de agua más antiguo del mundo,
ya que este reproduce el proceso de purificación natural cuando el agua lluvia atraviesa la
superficie terrestre y forma los acuíferos. Se utiliza principalmente para eliminar la
turbidez, el sabor y el amonio que tiene el agua como la presencia de algunas bacterias y
virus presentes en esta. Este proceso se lleva a cabo cuando las impurezas entran en
contacto con la superficie de las partículas del medio filtrante (en este caso arena) y son
retenidas desarrollándose adicionalmente procesos de degradación química y biológica, este
sistema no es eficiente cuando se trabaja con agua fría.
El tiempo que debe permanece el agua en este tipo de filtros debe ser entre 3 y 12 horas
dependiendo del tamaño de grano de la arena presente en este. De tal manera, que las
partículas más pesadas se encuentren en suspensión para ser sedimentadas y las más ligeras
se aglutinen. Este tipo de filtro necesita mantenimiento periódico en el cual es necesario el
cambio de la arena aproximadamente cada 2 días por año, en promedio se considera que
estos filtros tienen la capacidad de remover 94% de coliformes y es la tecnología disponible
más fácil de utilizar [16].
Estos filtros son los elementos más utilizados para filtración de aguas con cargas bajas o
medianas de contaminantes, que requieran una retención de partículas de hasta veinte
micras de tamaño. Las partículas en suspensión que lleva el agua son retenidas durante su
paso a través de un lecho filtrante de arena. Una vez que el filtro se haya cargado de
impurezas, alcanzando una pérdida de carga prefijada, puede ser regenerado por lavado a
contra corriente. La calidad de la filtración depende de varios parámetros, entre otros, la
forma del filtro, altura del lecho filtrante, características y granulometría de la masa
filtrante, velocidad de filtración, etc [3].
4.3 TRATAMIENTO SECUNDARIO
El tratamiento secundario es la etapa final del tratamiento de potabilización de agua que
tiene como objetivo lograr la desinfección total del agua, lo que significa la eliminación e
inactivación total de patógenos, bacterias y virus presentes en el agua que ya ha sido tratada
y que pueden afectar contra la salud humana de acuerdo con los estándares establecidos por
la resolución Colombiana 2115 de 2007 para agua de consumo humano en cuanto a la
eliminación de contaminantes microbiológicos. A continuación se estudiarán cinco de las
tecnologías más eficientes para esta etapa del tratamiento.
4.3.1 IRRADIACIONES ULTRAVIOLETA (UV)
La desinfección con irradiaciones ultra violeta (UV) se caracteriza por no dejar ningún
desinfectante residual, además es un proceso simple y efectivo pero costoso que garantiza
la destrucción y eliminación del 99.9% de los microorganismos peligrosos presentes en el
agua, eliminando cualquier tipo de olor, sabor y color; esta es una tecnología muy utilizada
en sistemas pequeños de tratamiento de agua [17].
Este proceso consiste en trabajar con la energía emitida por la luz ultravioleta la cual es
encerrada en una carátula protectora, donde una cierta cantidad de agua puede pasar a
través de la cámara; allí los rayos UV son suministrados y absorbidos dentro de la corriente
de agua, así cuando la energía ultravioleta es absorbida por los mecanismos de
reproducción de las bacterias y virus, el material genético (DNA/RNA) de estos es mutado,
evitando que se reproduzcan y ocasionándoles la muerte [19].
Los rayos ultravioleta son rayos electromagnéticos ricos en energía que se encuentran en
espectros naturales de la luz solar. Estos son ondas de luz con una longitud de onda que se
encuentra entre los 100 a 400 nanómetros con un tiempo de vida de 6.000 a 12.000 horas
por lámpara. Aunque esta es efectiva contra la mayoría de las bacterias y los virus se ha
comprobado que su efecto no mata Giargia ni Cryptosporidium por lo que es necesario
establecer etapas previas a esta tecnología [17].
4.3.2 CLORACIÓN
La cloración hace parte de los desinfectantes químicos donde se emplean químicos como el
cloro gaseoso (Cl2) el cual se genera a partir de la vaporización del cloro en estado liquido
almacenado bajo presión, el hipoclorito de calcio en forma granular, la cal clorada y el más
utilizado el hipoclorito de sodio liquido, el cual es considerado como un desinfectante
altamente efectivo usado comúnmente por las personas como blanqueador y desinfectante,
además, este ha sido fuente de estudio en áreas de saneamiento [20].
Como desinfectante, el hipoclorito de sodio es mezclado con agua para que se diluya
formando una solución, que luego es mezclada con el agua fuente efectuándose en esta
etapa la desinfección. Esta solución, es corrosiva pero menos peligrosa que el cloro normal
(Cl2), además, esta no reacciona inmediatamente por lo que es necesario dejar un tiempo
prudente para que ocurra el tratamiento de desinfección; la concentración de NaClO
necesaria para este proceso depende de la calidad de agua a ser tratada, sin embargo es
necesario controlarla porque puede aumentar el nivel del pH en el agua tratada con esta
solución [21].
Por otra parte, aunque el hipoclorito de sodio líquido es un desinfectante reconocido es
importante tener cuidad con los subproductos que generan los derivados del cloro como los
trihalometanos (THM) que pueden causar efectos secundarios adversos a la salud de los
consumidores [17].
4.3.3 CARBÓN ACTIVADO GRANULAR (GAC)
El carbón activado tanto en polvo como granular utilizan el proceso de adsorción donde un
sólido (carbón activo) es utilizado para eliminar sustancias solubles en el agua, cuando el
carbón presenta una superficie interna grande se obtiene una adsorción ideal y son los
únicos en remover el sabor del agua [22]. El carbón activado granular (GAC) es el más
utilizado comercialmente en tratamiento de aguas, este tiene una capacidad de adsorción
altamente variable dependiendo de la calidad de la fuente del agua, además, muchos
factores influyen en la reducción de la capacidad de adsorción del carbón.
El GAC tiene como función eliminar el color, olor, sabor, turbiedad, algas, protozoos,
bacterias, virus, químicos orgánicos como el VOC, componentes semi-volátiles, pesticidas
y materia orgánica biodegradable presentes en el agua, para la utilización de esta tecnología
es necesario pretratamientos previos en el agua a ser tratada. Se caracteriza por tener un
tamaño de grano entre 0.5 y 1.5 mm. 10 a 100 veces más que el PAC y es una tecnología
sencilla fácil de utilizar en sistemas pequeños [17].
Este tipo de filtros han sido utilizados ampliamente, por ejemplo en el río Onga (Japón) que
presentaba altas concentraciones de hierro y manganeso, donde se implementó una planta
piloto de tratamiento de aguas con tecnologías como GAC y membranas ultrafiltración
(UF) [23].
4.3.4 CARBÓN ACTIVADO CON PARTICULAS DE PLATA
El carbón activado con iones de plata es una mezcla formada entre estos dos compuestos,
que de acuerdo a experimentos realizados se ha comprobado que esta mezcla es capaz de
eliminar bacterias, virus y E. Coli en periodos muy cortos dependiendo del porcentaje en
peso de plata (Ag) añadido al carbón [24].
Aunque es un proceso altamente eficiente en cuanto a la eliminación de virus y bacterias
presentes en el agua, su uso no es muy común ya que es una tecnología reciente por lo que
sus costos son muchos más altos que tratamientos comunes de desinfección.
4.3.5 RESINAS HALOGENADAS CUBIERTAS DE YODO
Las resinas halogenadas cubiertas de yodo se caracterizan por eliminar los protozoos y
quistes de Giargia, que depende de la concentración de yodo presente en la resina, la
temperatura del agua y el tiempo de contacto con los microorganismos. Estas a diferencia
del cloro se inactivan menos al contacto con sustancias orgánicas pero suele dejar cierto
sabor a yodo en el agua tratada por este método. Comercialmente, las resinas de yodo son
usadas en el sistema estudiado LifeStraw, que ha sido mundialmente reconocido por su
efectividad [23].
Sin embargo, aunque su uso como desinfectante es efectivo la EPA (US Environmental
Protection Agency) ha restringido su uso en un término corto, limitado o como propósito de
emergencia, por sus posibles efectos adversos contra la salud como la hipersensibilidad y
problemas en la tiroides [17].
5. CRITERIOS DE DEMANDA
De acuerdo con el propósito de este proyecto para poder elegir la mejor configuración de
tecnologías que tendrá el dispositivo portátil, se tuvieron en cuenta cinco criterios que debe
garantizar dicha configuración con el objetivo de asegurar un acceso seguro a agua potable
que además de cumplir con los estándares establecidos por la resolución colombiana 211 de
2.007, cumpla con las características de los sistemas portátiles estudiados como lo son el
Lifestraw y el Lifesaver Bottle siendo este económico y asequible para las poblaciones
vulnerables en Colombia. A continuación se explican claramente cada uno de los criterios
establecidos.
5.1 TIEMPO DE VIDA ÚTIL
El tiempo de vida útil, hace referencia en este proyecto a la durabilidad de las tecnologías
presentes en cada una de las etapas que conforma el proceso para la potabilización de agua.
El tiempo de vida útil, representa la duración de la tecnología en el tiempo en el que puede
ser utilizada, teniendo en cuenta mantenimiento ayudando a garantizar la durabilidad de
esta pero sin necesidad de ser reemplazada.
5.2 CALIDAD DEL AGUA
La calidad de agua es el criterio de demanda más importante en este proyecto debido a que
se busca que el agua obtenida mediante la mejor configuración que se determine, cumpla
con los requerimientos físicos, químicos y microbiológicos que estipula la resolución
colombiana 2115, la cual establece los características básicas del agua apta para el consumo
humano sin producir efectos adversos a la salud. A continuación se presentan los
parámetros más importantes que debe cumplir el agua potable.
Parámetros establecidos para el agua potable
Tabla 2. Características organolépticas y físicas con valores permitidos para agua Potable según el Ministerio de
salud e Icontec [25]
Tabla 3. Características químicas, microbiológicas y otras con valores permitidos para agua Potable según el
Ministerio de salud e Icontec [25]
Agua Potable
Característica
Valor
Característica
Valor
Min Salud Icontec Min Salud Icontec
Químicos nocivos para la salud humana
Aluminio (mg/L) 0.2 0.2 Mercurio (mg/L) 0.001
Antimonio (mg/L) 0.005 Molibdeno (mg/L) 0.07
Arsénico (mg/L) 0.01 0.05 Níquel (mg/L) 0.02
Bario (mg/L) 0.5 1 Nitritos (mg/L) 0.1 0.01
Boro (mg/L) 0.3 1 Nitratos (mg/L) 10 45
Agua Potable
Organolépticos y Físicos
Característica
Valor Permitido
Min Salud Icontec
Color (UPC) Max. 15 Max. 15
Olor y sabor Aceptable Inobjetable
Turbiedad (NTU) Max. 5 Max. 2
Sólidos Totales (mg/L) Max. 500 Max. 200
Conductividad (mΩ/cm) 50-1000
Cadmio (mg/L) 0.003 0.005 Plata (mg/L) 0.01 0.05
Cianuro libre y disociable 0.05 Plomo (mg/L) 0.01 0.01
Cianuro Total (mg/L) 0.1 0.1 Selenio (mg/L) 0.01 0.01
Cloroformo (mg/L) 0.03 Sustancias activas
Cromo (mg/L) 1 1 Al azul metileno (mg/L) 0.5
Cr Hexavalente (mg/L) 0.01 0.05 Grasas y aceites Ausentes No detectable
Fenoles Totales (mg/L) 0.001 0.001 THM totales (mg/L) 0.1
Químicos con efectos indirectos sobre la salud humana
Calcio (mg/L) 60 Magnesio (mg/L) 36 36
Acidez (mg CaCO3/L) 50 Manganeso (mg/L) 0.1 0.1
Hidróxidos (mg CaCO3/L) <L.D. Sulfatos (mg/L) 250 250
Alcalinidad Total 100 Zinc (mg/L) 5
Cloruros (mg/L) 250 250 Fluoruros (mg/L) 1.2
Dureza Total (mg CaCO3/L) 160 30-50 Fosfatos (mg/L) 0.2
Hierro Total (mg/L) 0.3 0.3
Otros Microbiológicas
Característica Valor Característica Valor
Cloro Residual Libre (mg/L) 0.2-1 Coliformes Tot (ufc/100 cm3) 0
pH 6.5-9 E. Coli (ufc/100 cm3) 0
Plaguicidas y otros (mg/L) 0.0001 Mesófilos (ufc/100 cm3) 100
5.3 COSTOS
El criterio de demanda denominado costos, hace referencia al gasto económico que
representa cada una de las tecnologías que hacen parte de las diferentes etapas de
tratamiento. Este costo es determinado comercialmente por las empresas fabricadoras de las
tecnologías y esta formado por el costo de mano de obra, de materias primas como de
costos indirectos utilizados en la fabricación de estas.
5.4 TAMAÑO
El tamaño hace referencia a las dimensiones que presentan las tecnologías de cada una de
las etapas del tratamiento, este es un criterio de demanda esencial para este proyecto que
desea encontrar la mejor configuración para la potabilización de agua, la cual se utilizará
posteriormente para la realización de un dispositivo portátil. Como se mencionó para la
realización de un dispositivo portátil, es necesario examinar detalladamente las tecnologías
a estudiar con el propósito de determinar si el tamaño de estas es útil y que tan viable es
conseguirlas en estos tamaños para la posterior adecuación en dicho dispositivo.
5.5 FACTOR DE USO
El último criterio de demanda establecido fue el factor de uso, que hace referencia a la
usabilidad de las tecnologías presentes en la mejor configuración para el tratamiento debido
a que es necesario la implementación de un sistema que tenga tecnologías relativamente
sencillas de manipular, que no requieran de personal capacitado para su uso sino
simplemente capacitación inicial. Estas deben ser fáciles de ensamblar y permitan ser
transportadas fácilmente por vías terrestres para garantizar el acceso para las poblaciones
vulnerables en zonas rurales.
6. SELECCIÓN DE LA MEJOR TECNOLOGÍA
6.1 SELECCIÓN DE UN MÉTODO DE EVALUACIÓN
Existen diferentes métodos para evaluar alternativas discretas con el fin de optimizar la
calidad de las decisiones tomadas haciéndolas más explicitas, racionales y eficientes a la
hora de elegir una alternativa entre un conjunto de alternativas no dominadas, según el
criterio y la preferencia del decisor [26]. Estos métodos son utilizados en distintos campos
profesionales como en ciencias, negocios, gobierno e ingeniería donde es común
enfrentarse a situaciones que requieren la toma de una decisión basada en múltiples
criterios [27].
Los problemas típicos para los que estos métodos fueron diseñados, consisten en un
número finito de alternativas de decisión, cuyos atributos deben ser tomados en cuenta
simultáneamente para hacer una comparación válida. Los atributos de las distintivas
alternativas pueden tener características cualitativas o cuantitativas, cada uno tiene cierta
importancia o “peso” en la toma de la decisión y basándose en este se realiza un estudio
matricial para llegar a la mejor de las posibles alternativas como se muestra en la figura 9.
Figura 9. Estructura matricial problema típico toma de decisión múltiples criterios
C1 C2 … Cn
Alternativa (W1 W2 … Wn)
A1 a11 a12 … a1n
A2 a21 a22 … a2n
. . . .
. . .
. . …
Am am1 am2 amn
Criterio
Donde aij representa el valor de la alternativa i en términos del criterio j, Wj representa el
peso del criterio j. Los datos de la matriz pueden ser determinados directamente si son
fácilmente cuantificables o indirectamente si son cualitativos. Es en el segundo caso donde
entra a jugar el criterio del decisor.
Dentro de los métodos, actualmente reconocidos como herramientas para la toma de
decisiones multi-criterios se encuentran el método de Suma Ponderada, método de Producto
Ponderado, proceso analítico jerárquico, TOPSIS, métodos ELECTRE, entre otros.
El Método de Suma Ponderada (WSM) por sus siglas en inglés, es el más conocido y busca
principalmente la alternativa que obtenga el mayor puntaje mediante la suma ponderada de
los valores de clasificación como se muestra en la ecuación 1 [28], este se utiliza solamente
en casos de una dimensión, es decir, donde las unidades de cada uno de los criterios son las
mismas.
∑
Siendo la suma ponderada de la mejor alternativa, n es el número de criterios
de decisión, el valor de la i-ésima alternativa en términos del j-ésimo criterio y el
peso de importancia del j-ésimo criterio [28].
El Método de Producto Ponderado (WPM) por sus siglas en inglés es muy similar al WSM,
su principal diferencia es que este analiza las relaciones adimensionales por parejas de
alternativas, escogiendo así como la mejor aquella que domina a las otras posibles opciones
por medio de la ecuación 2 [28]. Este tipo de método es muy útil cuando todos los criterios
son de beneficio o todos de costo, es decir, que si existen unos criterios que hay que
minimizar y otros maximizar este método no puede ser utilizado ya que interfiere con las
relaciones.
∏
Siendo n el número de criterios, el valor actual de la i-ésima alternativa en términos de
j-ésimo criterio, y el peso de importancia del j-ésimo criterio. Para escoger se analiza el
término , si este es mayor o igual a 1 entonces la alternativa es mejor que la
alternativa en el caso de maximización. La mejor alternativa es una que es mejor o igual
a las otras alternativas [28].
El Método de Proceso Analítico Jerárquico (AHP) por sus siglas en inglés, este método es
similar al WSM pero se diferencia en los valores de las alternativas que son relativos. Este
se puede usar en caso de una sola dimensión como de múltiples dimensiones. La ecuación
(3) es la utilizada en este método.
∑
Este método se utiliza para determinar los pesos de los criterios y también para alternativas
que no tienen un valor numérico. Este se basa en una escala en la cual cada número
identifica las relaciones según el orden de importancia que es determinado por el analista.
El método TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) por
sus siglas en inglés, fue inventado en 1980 por Yoon And Hwang como una alternativa para
el método ELECTRE. Este método tiene como concepto principal que la alternativa a
seleccionar debe tener la menor distancia de la solución ideal y la mayor distancia desde la
solución menos ideal, suponiendo que cada criterio tiene una tendencia de utilidad creciente
o decreciente utilizando las distancias euclidianas para evaluar las distancias entre cada una
de las alternativas con la solución ideal [28].
El último de los métodos que se analizaran son los métodos ELECTRE (Elimination Et
Choice Translating Reality). El primer método de este conjunto de métodos, es el
ELECTRE I que fue creado en 1966 por tres estudiantes franceses como un método de
evaluación que actualmente es ampliamente reconocido por facilitar la toma de decisiones
incorporando criterios de evaluación cualitativos como cuantitativos, utilizando el concepto
de superioridad mediante el cual se puede establecer una clasificación jerárquica de las
distintas opciones, y de está manera, seleccionar la alternativa que cumpla con los
requerimientos necesarios que son una concordancia apropiada y una mínima discordancia.
Estableciendo así los tres conceptos fundamentales de este método el índice de
concordancia, índice de discordancia y el valor del umbral [29].
El ELECTRE II hace parte de los métodos ELECTRE, este como su nombre lo indica es un
método mejorado del ELECTRE I, el cual incorpora dos relaciones extremas opuestas;
relación fuerte y relación débil, donde se hallan estas relaciones con el fin de obtener la
clasificación final de las alternativas. ELECTRE II permite realizar una clasificación
jerárquica de las alternativas mientras que ELECTRE I tiene una función netamente de
selección [29].
Existe una gran cantidad de métodos que tienen su origen en el método ELECTRE, como el
ELECTRE III y el ELECTRE IV. ELECTRE III fue desarrollado para tener una precisión
mayor introduciendo el concepto de indiferencia entre opciones, que consiste en un umbral
donde la diferencia entre los valores de los criterios no es importante para la toma de
decisión. Para esto el decisor debe tener conocimiento profundo entre los criterios y debe
determinar dos variables extra; umbrales de indiferencia y de estricta preferencia.
ELECTRE IV fue desarrollado para casos en que los criterios presentan una incertidumbre
considerable así como los pesos de estos. Estos dos métodos se diferencian de ELECTRE II
en que utilizan distintos tipos de criterio, ya que utilizan seudocriterios para el
establecimiento del orden de preferencia [29].
Para la evaluación y análisis de la mejor tecnología portátil de potabilización de agua, que
garantice los estándares de calidad que establece la resolución colombiana 2115 de 2007, se
utilizaran distintos criterios establecidos de acuerdo a los objetivos del proyecto para buscar
la mejor alternativa. Los valores de la matriz de decisión, así como los pesos de los criterios
se establecerán de acuerdo a las características y costos de cada una de las tecnologías
estudiadas para el primer tratamiento como para el segundo tratamiento.
Por consiguiente después de revisar los métodos explicados anteriormente, el método que
se decidió implementar para escoger la mejor alternativa para establecer el sistema portátil
de potabilización de agua por sus características, es un método ELECTRE II ya que los
pesos y valores de la matriz son claros pero su establecimiento no es lo suficientemente
estricto como para utilizar ELECTRE III que requiere umbrales de indiferencia y de estricta
preferencia.
6.2 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE EVALUACIÓN
El método ELECTRE II, es un algoritmo que se basa en una serie de pasos los cuales se
describirán a continuación. El primer paso en el algoritmo del método ELECTRE II es la
obtención de una matriz similar a la de la figura 9, donde se establecen claramente las
alternativas, los criterios y los valores de aij que representan el valor de la alternativa i en
términos del criterio j. Una vez construida esta matriz se prosigue al establecimiento de los
pesos que se le da a cada criterio, hay varias formas de establecerlos, pueden depender del
criterio individual de un experto o un consenso que integre de las opiniones de todos los
participantes en la toma de decisión, teniendo en cuenta, las características propias de cada
alternativa que sean de interés como nuestro caso donde los decisores serán personas que
han venido estudiando el tema de potabilización de agua. El valor de los pesos se
establecerá de la siguiente manera:
∑
∑ ∑
Donde: n es el número de decisores
m es el número de criterios
Wlj es el peso del criterio j emitido por el decisor l
Wj es el peso del criterio j
Se prosigue a establecer la matriz de índices de concordancia donde el índice de
concordancia para (a,b) se define como:
∑
⁄ ∑
∑
Donde: Q(a,b) es el conjunto de criterios en los que a es mejor que b.
R(a,b) es el conjunto de criterios en los que a es igual a b.
El siguiente paso es la obtención de los índices de discordancia, esta matriz se calcula
definiendo el índice de discordancia para (a,b) como:
[ ]
| |
Después de establecidas las matrices de índices de concordancia y discordancia se calculan
los valores de C*
y D*,
donde C*
es el umbral mínimo para el índice de concordancia y
corresponde generalmente a la media de los valores de la matriz de índices de concordancia
y D*es el umbral máximo para el índice de discordancia y se calcula como la media de los
valores de la matriz de índices de discordancia.
Comparando los valores de la matriz de índices de concordancia se construye la matriz de
dominancia concordante que toma el valor 1 cuando un elemento es mayor que C*
y 0 en
caso contrario. Similarmente la matriz de dominancia discordante se establece comparando
los valores de la matriz de índices de discordancia con D*
tomando el valor 0 cuando el
elemento es mayor y 1 si es menor o igual.
Mediante estas últimas dos matrices se puede establecer la matriz de dominancia total, que
toma el valor de 1 cuando los valores de las mismas posiciones en la matriz de dominancia
concordante y discordante son iguales a 1 y toma el valor 0 para cualquier otra situación.
Con esta matriz de dominancia total es posible establecer la dominancia que tiene cada
alternativa sobre las demás y de esta manera es posible obtener una clasificación de las
distintas alternativas.
A continuación se presenta el algoritmo de este método multi-criterio.
Figura 10. Algoritmo del ELECTRE II
6.3 APLICACIÓN DEL MÉTODO ELECTRE II
Para escoger la mejor configuración de las tecnologías para la potabilización de agua, se
aplicó el método ELECTRE II para el pretratamiento, el tratamiento primario y el
tratamiento secundario, teniendo en cuenta criterios de maximización como el tiempo de
vida de la tecnología y calidad de agua potable obtenida en cada una de estas, como
también criterios de minimización tales como los costos de las tecnologías, el tamaño de
estas y el factor de uso a lo cuales se les asignaron un peso de acuerdo a su importancia
para la toma de decisión de la mejor alternativa como se muestra en la Tabla4
Tabla 4. Pesos asignados a cada criterio de acuerdo a que tan importante es este en el diseño del dispositivo portátil
Con base a esto, a continuación se mostrara los resultados obtenidos en el ELECTRE II
para cada uno de los componentes de este dispositivo.
6.3.1 PRETRATAMIENTO
En la búsqueda de la mejor configuración para el dispositivo portátil de potabilización de
agua en la etapa del pretratamiento, se consideraron cinco tecnologías descritas en la
Tabla5, las cuales fueron evaluadas según el método ELECTRE II para seleccionar la
mejora alternativa para este proceso de la siguiente manera.
Tabla 5, Alternativas dej pretratamiento
Para cada una de las alternativas se le asigno un valor a cada uno de los criterios
seleccionados de acuerdo a diferentes fuentes [17], obteniendo los siguientes valores que se
presentan en la Tabla6, donde la escala del criterio E se evaluó siendo 5 el factor de uso
más complicado y 1 el más sencillo.
Tabla 6. Matriz decisional pretratamiento
W
A Tiempo de vida 0.15
B Calidad de agua obtenida 0.3
C Costos 0.25
D Tamaño 0.2
E Factor de uso 0.1
Suma 1
Criterios
A1
A2
A3
A4
A5
Filtros de polipropileno termofundidos
Filtros de polipropileno aglomerados
Filtros multimedia
Coagulación, floculación y sedimentación
Membrana progresiva
Alternativas pretratamiento
Criterios/
AlternativasA (Años) B (%) C (COP/lt) D (in) E
A1 1.5 33.33 0.001591605 10 3
A2 1.5 33.33 0.002848135 10 3
A3 2 15 22.49888994 48 3
A4 2 90 130874 10 5
A5 2.5 50 0.000904702 10 3
Con base a esto, se obtuvo la matriz normalizada y la matriz normalizada ponderada Tabla7
y Tabla8, respectivamente.
Tabla 7. Matriz decisional normalizada Tabla 8. Matriz decisional normalizada ponderada
Las matrices de índices de concordancia y discordancia se presentan en las tablas Q y S, es
indispensable tener en cuenta que los criterios C, D y E son de comportamiento inverso, es
decir se busca el mínimo valor a diferencia de los criterios A y B donde se busca el máximo
valor.
Tabla 9. Matriz índices de concordancia Tabla 10. Matriz índices de discordancia
Calculando C* y D* como los promedios de las anteriores matrices obtenemos C*=0,5 y
D*=0,57, comparando estos valores con los de las tablas 9 y 10 se establecieron las
matrices de dominancia.
Tabla 11. Matriz dominancia concordancia Tabla 12. Matriz dominancia discordancia
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 0.225 0.13332 3.04034E-09 0.05263158 0.15
A2 0.225 0.13332 5.4406E-09 0.05263158 0.15
A3 0.3 0.06 4.29782E-05 0.25263158 0.15
A4 0.3 0.36 0.250000002 0.05263158 0.25
A5 0.375 0.2 1.72819E-09 0.05263158 0.15
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 0 0.375 0.90672 1
A2 1 - 0.375 0.90672 1
A3 1 1 - 1 0.7
A4 1 1 0.833319008 - 1
A5 0 0 0 0.64 -
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 0.625 0.8 0.45 0.15
A2 0.375 - 0.8 0.45 0.15
A3 0.2 0.2 - 0.425 0.05
A4 0.55 0.55 0.575 - 0.4
A5 0.85 0.85 0.95 0.6 -
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 1 1 0 0
A2 0 - 1 0 0
A3 0 0 - 0 0
A4 1 1 1 - 0
A5 1 1 1 1 -
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 1 1 0 0
A2 0 - 1 0 0
A3 0 0 - 0 0
A4 0 0 0 - 0
A5 1 1 1 1 -
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 1.5 0.4444 1.21614E-08 0.26315789 1.5
A2 1.5 0.4444 2.17624E-08 0.26315789 1.5
A3 2 0.2 0.000171913 1.26315789 1.5
A4 2 1.2 1.000000007 0.26315789 2.5
A5 2.5 0.66666667 6.91277E-09 0.26315789 1.5
Tabla 13. Matriz dominancia (concordancia-discordancia)
De acuerdo a la matriz de dominancia (concordancia-discordancia) se estableció un grafo
Figura 11, que expresa las relaciones de dominancia para el pretratamiento de la siguiente
manera.
Figura 11. Grafo de las relaciones dominantes alternativas de pretratamiento.
Es decir que la alternativa A1 domina a A2 y A3, la alternativa A2 domina a A3 y la
alternativa A5 domina a A1, A2, A3 y A4, por lo tanto se establece que la mejor alternativa
para el pretratamiento es la membrana progresiva, seguida por los filtros de polipropileno
termofundido y por último, se considera los filtros de polipropileno aglomerados como se
muestra en la Tabla 14.
Tabla 14. Clasificación de alternativas para el pretratamiento
6.3.2 TRATAMIENTO PRIMARIO
Para escoger la mejor tecnología para el tratamiento primario se han considerado cinco
tecnologías descritas anteriormente las cuales se presentan en la Tabla15.
Alternativas pretratamiento Clasificación
A1 2°
A2 3°
A3 4°
A4 4°
A5 1°Membrana progresiva
Tecnología
Filtros de polipropileno termofundidos
Filtros de polipropileno aglomerados
Filtros multimedia
Coagulación, floculación y sedimentación
Tabla 15. Alternativas para el tratamiento primario
Con dichas alternativas y de acuerdo a los criterios establecidos previamente, se obtuvo la
matriz decisional para el tratamiento primario con base a diferentes fuentes [17], como se
muestra en la Tabla16., donde la escala del criterio E se evaluó siendo 5 el factor de uso
más complicado y 1 el más sencillo.
Tabla 16. Matriz decisional tratamiento primario
De acuerdo a los datos presentados, se obtuvo la matriz normalizada y la matriz
normalizada ponderada Tabla17 y Tabla18, respectivamente.
Tabla 17. Matriz decisional normalizada Tabla 18. Matriz decisional normalizada ponderada
Las matrices de índices de concordancia y discordancia se presentan en las tablas 17 y 18,
es indispensable tener en cuenta que los criterios C, D y E son de comportamiento inverso,
es decir se busca el mínimo valor a diferencia de los criterios A y B donde se busca el
máximo valor.
A1
A2
A3
A4
A5 Filtración por arena
Alternativas tratamiento primario
Microfiltración (MF)
Ultrafiltación (UF)
Nanofiltración (NF)
Osmosis inversa (OI)
Criterios/
AlternativasA (años) B(%) C (COP/lt) D (in) E
A1 6 98 0.683402166 0.03937008 2
A2 6 99.99 0.04568004 0.03937008 2
A3 6 99.99 0.008441446 40 4
A4 6 98 0.003957546 12 4
A5 25 90 0.000512898 18 4
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 0.3158 9.8098 1.0008 0.0010 1
A2 0.3158 10.0090 0.0669 0.0010 1
A3 0.3158 10.0090 0.0124 1.0010 2
A4 0.3158 9.8098 0.0058 0.3003 2
A5 1.3158 9.0090 0.0008 0.4504 2
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 0.0474 2.9429 0.2502 0.0002 0.1
A2 0.0474 3.0027 0.0167 0.0002 0.1
A3 0.0474 3.0027 0.0031 0.2002 0.2
A4 0.0474 2.9429 0.0014 0.0601 0.2
A5 0.1974 2.7027 0.0002 0.0901 0.2
Tabla 19. Matriz índices de concordancia Tabla 20. Matriz índices de discordancia
Calculando C* y D* como los promedios de las anteriores matrices obtenemos C*=0,485 y
D*=0,722, comparando estos valores con los de las tablas 19 y 20 se establecieron las
matrices de dominancia.
Tabla 21. Matriz dominancia concordancia Tabla 22. Matriz dominancia discordancia
Tabla 23. Matriz dominancia (concordancia-discordancia)
De acuerdo a la matriz de dominancia (concordancia-discordancia) se estableció un grafo
Figura 12, que expresa las relaciones de dominancia para el tratamiento primario de la
siguiente manera.
Figura 12. Grafo de las relaciones dominantes alternativas del tratamiento primario.
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 0.225 0.375 0.525 0.75
A2 0.775 - 0.525 0.675 0.75
A3 0.625 0.475 - 0.425 0.5
A4 0.475 0.325 0.575 - 0.7
A5 0.25 0.25 0.5 0 -
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 1 1 1 1
A2 0 - 0.068163675 0.15274253 0.5
A3 0.80939734 1 - 1 0.5
A4 0.40202792 1 0.426435294 - 0.624375
A5 0.96096096 1 1 1 -
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 0 0 1 1
A2 1 - 1 1 1
A3 1 0 - 0 1
A4 0 0 1 - 1
A5 0 0 1 0 -
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 0 0 0 0
A2 1 - 1 1 1
A3 0 0 - 0 1
A4 1 0 1 - 1
A5 0 0 0 0 -
Es decir que la alternativa A2 domina a A1, A3, A4 y A5, la alternativa A3 domina a A5 y
la alternativa A4 domina a A3 y A5, por lo tanto se establece que la mejor alternativa para
el tratamiento primario es la ultrafiltración, seguida por la nanofiltración y por último, se
considera la osmosis inversa como se muestra en la Tabla24.
Tabla 24. Clasificación de alternativas para el tratamiento primario
6.3.3 TRATAMIENTO SECUNDARIO
Para escoger la mejor configuración del dispositivo portátil de potabilización de agua para
el tratamiento secundario se han considerado cinco tecnologías descritas anteriormente las
cuales se presentan en la Tabla25.
Tabla 25. Clasificación de alternativas para el tratamiento primario
Con dichas alternativas y de acuerdo a los criterios establecidos previamente, se obtuvo la
matriz decisional para el tratamiento secundario con base a diferentes fuentes [17], como se
muestra en la Tabla26, donde la escala del criterio E se evaluó siendo 5 el factor de uso más
complicado y 1 el más sencillo.
Tabla 26. Matriz decisional tratamiento secundario
Alternativas Clasificación
A1 4°
A2 1°
A3 2°
A4 3°
A5 4°
Nanofiltración (NF)
Osmosis inversa (OI)
Filtración por arena
Tecnología
Microfiltración (MF)
Ultrafiltación (UF)
A1
A2
A3
A4
A5
Carbón activado con particulas de plata
Resinas de yodo
Alternativas tratamiento secundario
Luz utravioleta (UV)
Cloro
Carbón activado granular (GAC)
Criterios/
AlternativasA (años) B(%) C(COP) D (in) E
A1 2 99.99 1472115 8 2
A2 0.137 99.99 9000 1 2
A3 1.5 90 21000 10 3
A4 1.5 99.5 614168.75 10 4
A5 1 99 77836 8 3
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 0.35 0.75 0.75 0.65
A2 0.65 - 0.85 0.85 0.85
A3 0.25 0.15 - 0.525 0.45
A4 0.25 0.15 0.475 - 0.45
A5 0.35 0.15 0.55 0.55 -
De acuerdo a los datos presentados, se obtuvo la matriz normalizada y la matriz
normalizada ponderada Tabla27 y Tabla28, respectivamente.
Tabla 27. Matriz decisional normalizada Tabla 28. Matriz decisional normalizada ponderada
Las matrices de índices de concordancia y discordancia se presentan en las tablas 29 y 30,
es indispensable tener en cuenta que los criterios C, D y E son de comportamiento inverso,
es decir se busca el mínimo valor a diferencia de los criterios A y B donde se busca el
máximo valor.
Tabla 29. Matriz índices de concordancia Tabla 30. Matriz índices de discordancia
Calculando C* y D* como los promedios de las anteriores matrices obtenemos C*=0,5 y
D*=0,737, comparando estos valores con los de las tablas 29 y 30 se establecieron las
matrices de dominancia.
Tabla 31. Matriz dominancia concordancia Tabla 32. Matriz dominancia discordancia
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 0.1610 3.0027 0.2515 0.1778 0.1
A2 0.0110 3.0027 0.0015 0.0222 0.1
A3 0.1208 2.7027 0.0036 0.2222 0.15
A4 0.1208 2.9880 0.1049 0.2222 0.2
A5 0.0805 2.9730 0.0133 0.1778 0.15
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 1 0.8264986 1 1
A2 0.6 - 0.36580784 0.54871176 0.44668737
A3 1 1 - 1 1
A4 0.68214763 1 0.35527156 - 1
A5 0.33796146 1 0.1489533 0.43929124 -
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 0 0 0 0
A2 1 - 1 1 1
A3 0 0 - 0 0
A4 1 0 1 - 0
A5 1 0 1 1 -
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 1.0735 10.0090 1.0062 0.8889 1
A2 0.0735 10.0090 0.0062 0.1111 1
A3 0.8052 9.0090 0.0144 1.1111 1.5
A4 0.8052 9.9600 0.4198 1.1111 2
A5 0.5368 9.9099 0.0532 0.8889 1.5
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 0 1 1 1
A2 1 - 1 1 1
A3 0 0 - 1 0
A4 0 0 0 - 0
A5 0 0 1 1 -
A1
Tabla 33. Matriz dominancia (concordancia-discordancia)
De acuerdo a la matriz de dominancia (concordancia-discordancia) se estableció un grafo
Figura 13, que expresa las relaciones de dominancia para el tratamiento secundario de la
siguiente manera.
Figura 13. Grafo de las relaciones dominantes alternativas del tratamiento secundario.
Es decir que la alternativa A2 domina a A1, A3, A4 y A5, y la alternativa A5 domina a A3
y A4, por lo tanto se establece que la mejor alternativa para el tratamiento secundario es la
cloración, seguido por las resinas halogenadas cubiertas de yodo, como se presenta en la
Tabla 34.
Tabla 34. Clasificación de alternativas para el tratamiento secundario
6.4 CONCLUSIONES DEL ELECTRE II
De acuerdo a los resultados obtenidos al realizar el método ELECTRE II para cada uno de
los tres procesos que tendrá el dispositivo portátil de potabilización de agua para consumo
humano, se concluye que la mejor configuración para este sistema es la que se muestra en
Tabla 35, teniendo en cuenta que es la mejor alternativa basada en los criterios escogidos
previamente con los cuales se evaluaron las diferentes tecnologías hasta llegar a este
resultado.
Criterios/
AlternativasA B C D E
A1 - 0 0 0 0
A2 1 - 1 1 1
A3 0 0 - 0 0
A4 0 0 0 - 0
A5 0 0 1 1 -
Alternativas
tratamiento
Clasificación
A1 3°
A2 1°
A3 3°
A4 3°
A5 2°Resinas de yodo
Tecnología
Luz utravioleta (UV)
Cloro
Carbón activado granular (GAC)
Carbón activado con particulas de plata
Tabla 35. La mejor configuración del dispositivo portátil
7. PRUEBAS DEL SISTEMA
Teniendo en cuenta la mejor configuración para el dispositivo portátil encontrada mediante
el método multi-criterio ELECTRE II, se procedió a implementar dicha configuración en
una planta piloto con el objetivo de analizar la calidad de agua obtenida en este sistema.
7.1 MATERIALES UTILIZADOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL
SISTEMA
Para la implementación de la configuración en la planta piloto, se utilizaron algunos
elementos de proyectos previos [26], como lo fueron:
1. Una bomba eléctrica de 0.5 HP de potencia: Instrumento encargado de ejercer la
presión necesaria para que el agua efluente pase por todo el sistema del
pretratamiento, teniendo en cuenta la caída de presión máxima que resiste la
membrana progresiva que fue la tecnología seleccionada para esta etapa.
2. Sistema de tubería con diámetro de ¾’’: Sistema utilizado para transportar el agua
efluente a través de la etapa del pretratamiento, con sus respectivos acoples.
3. Válvula manual: Dispositivo mecánico utilizado para iniciar, detener o regular la
circulación del fluido (agua efluente) mediante la pieza móvil que abre, cierra u
obstruye de forma parcial o total los orificios o conductos del sistema [30].
4. Dos manómetros con un rango de 0 a 30 psi: Instrumentos utilizados para medir las
presiones del fluido (en este caso agua) dentro del sistema y determinar la caída de
presión generada en la carcasa de la membrana progresiva para la etapa del
pretratamiento.
Etapa Tecnología
Pretratamiento Membrana progresiva
Tratamiento primario Ultrafiltración (UF)
Tratamiento secundario Cloración
5. Dos tanques con capacidad de aproximadamente 60 L cada uno: Recipientes
utilizados para almacenar el agua tomada del eje ambiental y el agua tratada en la
etapa del pretratamiento.
Adicionalmente, para la implementación de cada una de las etapas fue necesario adquirir
las tecnologías que se establecieron en la mejor configuración y algunos instrumentos para
el manejo de estas, como lo son:
1. Una membrana progresiva de polipropileno que tiene de dimensiones 4-1/2’’x 10’’,
con un tamaño de poro nominal que va desde 25 micrómetros a 1 micrómetro, lo
que garantiza la retención de sedimentos y partículas grandes presentes en el agua
efluente, y presenta una caída de presión máxima de 1 psi trabajando con un flujo de
10 galones por minuto.
2. Una carcasa de polipropileno para la protección de la membrana progresiva, la cual
resiste una caída de presión máxima de 1 psi con un flujo de 15 galones por minuto.
3. Discos de membranas de ultrafiltración, con un tamaño de poro de 0.45
micrómetros de diámetro absoluto para el tratamiento primario.
4. Sistema de vacío para hacer fluir el agua del pretratamiento por la membrana del
tratamiento secundario.
5. Solución de hipoclorito de sodio al 5,25 % de concentración para la etapa del
tratamiento secundario.
6. Agua destilada
7. Instrumentos del laboratorio como probetas, beackers, jeringas, entre otros.
Con base a estos instrumentos y tecnologías, se procedió a implementar la configuración en
una planta piloto como se representa en el siguiente diagrama de ingeniería Figura13. Cabe
resaltar que debido a la diferencia en la capacidad de almacenamiento de los recipientes en
cada una de las etapas el sistema no se llevó acabo de manera continua.
¾’’ Sch 40 PVC
¾’’ Sch 40 PVC
Almacenamiento
agua efluente
Membrana
progresiva
Almacenamiento agua
tratada pretratamiento
Agua tratada pretratamiento
Membrana de UF
Agua tratada tratamiento primario
Agua tratada tratamiento secundarioPretratamiento
Tratamiento primario
Tratamiento secundario
Figura 14. Configuración del sistema para potabilización de agua
7.2 EVALUACIÓN DE LA CAÍDA DE PRESIÓN EN EL PRETRATAMIENTO
De acuerdo al sistema presentado en la Figura14, se evaluó el sistema para la etapa del
pretratamiento con el fin de garantizar que este no presentará ninguna fuga y así obtener
también la curva de caudal contra la caída de presión del sistema, esto con el objetivo de
garantizar que la caída de presión que se genera se encuentre dentro del limite de la máxima
caída de presión que tolera la membrana progresiva, la cual debe ser menor a 1 psi según
sus especificaciones.
Esta prueba consistió en dejar pasar diferentes cantidades de agua desionizada por la etapa
de pretratamiento, contabilizando el tiempo que se demoraba esta en el sistema para obtener
la caída de presión generada al pasar los diferentes caudales, especialmente el caudal
deseado en este proyecto; él cual se determinó de acuerdo a la cantidad de agua que
necesita una persona por día establecido por la Organización Panamericana de la Salud
(OPS) en el 2007 Tabla 36, quien estable que en promedio una persona necesita 8,6 litros
de agua por día, de los cuales 3 litros son para el consumo de agua y alimentos, 2 litros para
practicas básicas de higiene y salubridad y 3,6 litros para uso en la cocina.
Tabla 36. Necesidades diarias de agua potable por persona
Con base a lo anterior, en la Figura15 se presenta la gráfica obtenida de caudal versus caída
de presión, en la cual el sistema presenta una máxima caída de presión de 0.625 psi
estableciéndose una presión de operación de 2.5 psi, garantizando de esta manera la
eficiencia de la membrana progresiva, y estableciendo que el caudal deseado es de 8,6
litros/min con el cual según la gráfica se mantiene la caída de presión máxima generada.
Necesidad básica Litros / habitante - día Observaciones
Consumo de agua para beber y utilizar con los alimentos 2,5-3Depende del clima y la fisiología
individual
Prácticas básicas de higiene y salubridad 2 – 6Dependen de las normas sociales y
culturales
Cocina 3 – 6Depende del tipo de alimentos,
normas sociales y culturales
Cantidad total de agua 7,5 - 15 Aproximado
Figura 15. Gráfica Caudal Vs. Caída de presión
7.3 PRUEBAS REALIZADAS AL AGUA EFLUENTE PROVENIENTE DEL EJE
AMBIENTAL
De acuerdo con el caudal establecido en la sección 7.2, se realizaron en la planta piloto
varias corridas en todo el sistema con agua proveniente del eje ambiental, de las cuales
solamente a una de estas se le realizó los análisis y las pruebas físico-químicas y
microbiologías antes y después de ser tratada para determinar la calidad de agua obtenida
como del agua sin tratar, para poder así compararlas con lo establecido por la resolución
colombiana 2115 de 2007.
Para la muestra analizada, se obtuvieron inicialmente 44 litros de agua proveniente del eje
ambiental, de los cuales fueron necesarios 2 litros de esta agua para la realización de las
pruebas de calidad del agua sin tratar. Estas pruebas fueron realizadas por el laboratorio de
Ingeniería Ambiental de la Universidad de los Andes cuyos resultados se mostrarán más
adelante.
La muestra de los 42 litros de agua del eje ambiental restantes, principalmente fue corrida
en la etapa del pretratamiento cuya duración fue de 5 minutos, por lo tanto, el caudal
obtenido allí fue de 8.6 L/min como lo establecido anteriormente.
Luego el agua obtenida en esta etapa, fue implementada en la etapa de tratamiento
primario, en la cual se trabajó con vacío y cuya capacidad de almacenamiento fue de 750
mL, por lo que fue necesario realizar varias corridas en esta etapa para obtener 2 L de agua
tratada (cantidad necesaria para la realización de las pruebas de calidad), que seguidamente
fue llevada a la etapa del tratamiento secundario.
En la etapa del tratamiento secundario se hizo una disolución de 2 mL de hipoclorito de
sodio a una concentración de 5.25% en 1 litro de agua desionizada, de la cual se obtuvo 2
mL de solución que fue adicionada a cada litro de agua obtenido en la etapa del tratamiento
primario. Estas muestras fueron enviadas al laboratorio de Ingeniería Ambiental donde se le
realizaron las pruebas correspondientes para determinar si el agua obtenida es propicia o no
para el consumo humano.
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS
De acuerdo con las pruebas realizadas fue necesario suministrar dos muestras, de las cuales
una fue de agua sin tratar proveniente del eje ambiental y la otra una muestra tratada, al
laboratorio del departamento de Ingeniería Ambiental de la Universidad de los Andes el
cual fue el responsable de hacer las pruebas pertinentes para poder determinar la calidad del
agua tratada y sin tratar.
Con base a esto se obtuvieron los siguientes resultados que se analizarán de acuerdo a la
clasificación establecida por la resolución colombiana 2115 de 2007. En el ANEXO 1 y en
el ANEXO 2 se encuentran los resultados completos otorgados por el departamento de Ing.
Ambiental.
Los resultados obtenidos con respecto a las características físicas que debe tener el agua
(Art.2, resolución 2115) como se observan en la Tabla 37, cumplen con todos los
parámetros analizados como lo son color verdadero, olor y turbiedad establecidos por la
resolución, cabe resaltar que el parámetro del sabor no se analizó por seguridad del
laboratorista. Adicionalmente, se observa que el agua tratada cumple estrictamente con los
parámetros que al ser comparados con los del agua sin tratar se demuestra la eficiencia del
tratamiento aplicado para la potabilización de agua cumpliendo así un papel importante en
la reducción de estos parámetros.
Tabla 37. Comparación de las características físicas
Respecto a los análisis básicos que determinan el pH, la conductividad y el cloro residual
libre los resultados de estos se presentan en la Tabla 38, en los cuales se compara lo
obtenido para cada muestra con lo permitido por la resolución. Con lo cual se establece que
el agua tratada se encuentra dentro de los limites de los parámetros, cabe resaltar que a la
muestra de agua sin tratar no se le realizó la prueba de cloro residual ya que la presencia de
cloro en esta es nula debido a que esta agua se encuentra al aire libre, por lo tanto, no hay
presencia de cloro ya que los rayos del sol suelen inactivar el cloro después de un tiempo.
PARÁMETRO UNIDADES RESULTADO AGUA SIN TRATADA RESULTADO AGUA TRATADA RESOLUCIÓN 2115
Color verdadero U.Pt/Co 30 7 Max.15
Olor Acep. O No Acep. Aceptable Aceptable Aceptable
Turbiedad NTU N.T.U 18.1 1.3 Max.2
Además, esta prueba es necesario realizarla inmediatamente después de haber sido
agregado el cloro a la muestra.
Tabla 38. Características básicas
Los resultados obtenidos en cuanto a las características químicas que tienen implicaciones
sobre la salud humana (Art. 6, resolución 2115) Tabla 39, cumplen con los rangos
establecidos para cada parámetro como también se observa que los valores de estos en la
muestra de agua sin tratar no varían significativamente con respecto a los del agua tratada
que se encuentran dentro del rango establecido por la resolución, lo que demuestra que el
sistema implementado para el tratamiento de agua es eficiente pero para estas
características no tiene un cambio significativo con respecto a los de la muestra sin tratar.
Tabla 39. Comparación de las características químicas que tienen implicaciones sobre la salud humana
Respecto a las características químicas que tienen mayores consecuencias económicas e
indirectas sobre la salud humana (Art. 7, resolución 2115), los resultados obtenidos se
encuentran en la Tabla 40 en los cuales se observa, que los valores obtenidos para cada uno
de los parámetros que se evalúan en estas características están muy por debajo del rango
máximo permitido, por lo tanto, se concluye que el agua tratada con respecto a estas
características cumple totalmente lo establecido evitando cualquier consecuencias en la
salud humana a causa de estos elementos y compuestos químicos.
Tabla 40. Comparación de las características químicas que tienen mayores consecuencias económicas e indirectas sobre la salud humana
Por último, las características más importantes que debe tener el agua apta para el consumo
humano como lo son las microbiológicas (Art.11, resolución 2115) en el agua tratada y sin
tratar se obtuvieron los resultados presentados en la Tabla 41, donde se observa que aunque
la configuración implementada para el sistema de tratamiento de potabilización de agua es
eficiente para la eliminación de todos los parámetros exigidos por la resolución, no es
eficiente totalmente para eliminar los coliformes ya que en la muestra tratada se obtuvieron
PARÁMETRO UNIDADES RESULTADO AGUA SIN TRATADA RESULTADO AGUA TRATADA RESOLUCIÓN 2115
pH - 7.22 6.6 6.5 - 9.0
Conductividad μS/cm 1414.1 297 Max. 1000
Cloro Residual mg/L-Cl2 - <0.1 0.2-1
PARÁMETRO UNIDADES RESULTADO AGUA SIN TRATADA RESULTADO AGUA TRATADA RESOLUCIÓN 2115
Nitratos mg/L- NO3 1.82 1.83 Max. 10
Nitritos mg/L- NO2 <0.16 <0.16 Max. 0.1
Fluoruros mg/L F 0.28 0.27 Max. 1
PARÁMETRO UNIDADES RESULTADO AGUA SIN TRATADA RESULTADO AGUA TRATADA RESOLUCIÓN 2115
Alcalinidad total mg/L-CaCO3 16 18 Max. 200
Cloruros mg/L-Cl 2.25 8.59 250
Dureza cálcica mg/L-CaCO3 15 19 -
Dureza total mg/L-CaCO3 33 33 Max. 300
Fosfatos mg/L- PO4 0.18 <0.04 Max 0.5
Hierro colorimetrico mg/L- Fe 0.52 0.09 Max. 0.3
Sulfatos mg/L- SO4 13.2 13.7 Max. 250
cinco unidades formadores de colonias aunque la configuración redujo notablemente este
parámetro de incontables a 5 UFC, sin embargo, en cuanto a las e- coli los resultados
fueron satisfactorios ya que se obtuvieron cero unidades formadoras de colonias pasando de
incontables en la muestra sin tratar a cero en la muestra tratada. Cabe resaltar que la mejor
configuración encontrada se analizo teniendo en cuenta que se utilizará agua de proveniente
de nichos naturales que no tiene presencia de aguas residuales caso contrario como lo es el
agua del eje ambiental.
Tabla 41. Comparación características microbiológicas
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos y de acuerdo a la resolución 2115 se calculó el
Índice de Riesgo de la Calidad de Agua para consumo humano (IRCA) (Art. 13, resolución
2115) que es el encargado de medir el nivel de riesgo de contraer enfermedades
relacionadas con el consumo de agua potable [31].
Para el calculó de dicho índice se procedió a asignar el puntaje de riesgo a los parámetros
cuyos valores obtenidos no cumplieron con los establecidos por la resolución en cuanto a
las características físicas, químicas y microbiológicas que en nuestro caso fueron las
coliformes las cuales tienen un puntaje de riesgo del 15 puntos por lo tanto.
IRCA por muestra (%)
∑
∑
Por consiguiente, el IRCA para la muestra tratada fue del 15% lo que significa que el agua
tratada tiene un nivel de riego medio, lo cual clasifica esta agua como no apta para
consumo humano hasta no ser eliminados los coliformes totalmente presentes en la muestra
por lo que se concluye la necesidad de mejorar el tratamiento secundario como se
recomendará más adelante.
PARÁMETRO UNIDADES RESULTADO AGUA SIN TRATADA RESULTADO AGUA TRATADA RESOLUCIÓN 2115
E-coli UFC/100 mL Incontables 0 0
Coliformes totales UFC/100 mL Incontables 5 0
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
A partir del análisis realizado en el presente documento y con base a la mejor configuración
hallada para un dispositivo portátil que garantice un acceso a agua potable que cumpla la
calidad establecida por la resolución 2115, es posible hacer las siguientes conclusiones y
recomendaciones.
Se reafirma la implementación de una etapa de tratamiento secundario que consista
en el proceso de desinfección para eliminar las bacterias y virus presentes en el agua
después del tratamiento primario como se había concluido en proyectos anteriores.
Se concluye que el mejor método multi-criterio para encontrar la mejor
configuración es el método ELECTRE II, el cual evalúa simultáneamente los
criterios de demanda establecidos previamente para determinar jerárquicamente las
alternativas que dominan.
La mejor configuración hallada esta compuesta por tres etapas que son una etapa de
pretratamiento cuya mejor tecnología fue las membranas progresivas, seguida por la
etapa del tratamiento primario en la cual se utilizarán discos de membranas de
ultrafiltración, y por último, la etapa del tratamiento secundario cuya tecnología será
la cloración utilizando el hipoclorito de sodio.
Según las recomendaciones de la Organización Panamericana de la Salud (OPS), se
estableció que el caudal deseado para el consumo de una persona por día es de 8,6
Litros/habitante-día el cual incluye agua para consumo, cocina e higiene y
saneamiento.
Se establece una caída de presión de 0.625 psi en el sistema del pretratamiento para
garantizar la eficiencia de la membrana progresiva.
De acuerdo a los resultados obtenidos sobre la calidad del agua tratada, se concluye
que esta cumple con las características físicas y básicas que establece la resolución
211 de 2007.
De la misma manera, el agua tratada cumplió con las características químicas que
tienen implicaciones sobre la salud humana y las características químicas que tienen
mayores consecuencias económicas e indirectas sobre la saluda humana cumpliendo
estrictamente con todos los parámetros establecidos por la resolución.
En cuanto a las características microbiológicas, el agua obtenida de la configuración
implementada cumplió con los parámetros establecidos para las e-colis pero no con
los establecidos para las coliformes ya que presento cinco unidades formadoras de
colonias, y al ser estas las características más importantes para el agua de consumo
humano se establece que es necesario mejorar el tratamiento secundario.
Los parámetros de las características microbiológicas deben respetarse
íntegramente ya que la presencia de cualquier microorganismo peligro en agua para
consumo humano puede producir enfermedades agudas a corto plazo.
De acuerdo al IRCA hallado para la muestra de agua tratada que fue del 15% se
concluye que el agua tratada presenta un nivel de riesgo medio lo que implica que
no es apta para consumo humano hasta no eliminar totalmente las coliformes
presentes en esta,
Se estable la necesidad de mejorar el tratamiento secundario y para esto se
recomienda aumentar la cantidad de solución de hipoclorito de sodio adicionada al
agua tratada o utilizar hipoclorito de sodio con una concentración superior.
De no ser efectiva las recomendaciones mencionadas, se propone utilizar en el
tratamiento secundario la siguiente alternativa arrojada por el ELECTRE II que es
las resinas halogenadas cubiertas de iodo.
De ser mejorado el tratamiento secundario, se propone probar de nuevo el sistema
para garantizar que la calidad de agua obtenida es la establecida por la resolución, y
de ser así se recomienda utilizar dicha configuración en un dispositivo portátil que
podría ayudar a la población marginada colombiana.
Se debe tener en cuenta que la mejor configuración hallada fue teniendo como
criterio principal la calidad de agua obtenida, si se quiere hacer una evaluación
económica del sistema es necesario replantear los pesos de los criterios de demanda
establecidos en el ELECTRE II.
Si se desea tratar agua proveniente del mar que tenga un contenido considerable de
sal, se propone cambiar la tecnología utilizada en el tratamiento primario por
membranas de osmosis inversa o de nanofiltración que son más adecuadas para
retener las sales presentes en el agua efluente.
9.1 LIMITACIONES DEL SISTEMA
Aunque el sistema presenta una configuración que es teóricamente eficiente, cabe resaltar
que esta configuración no es apta para todo tipo de agua en mal estado, debido a su baja
tolerancia y poder de remoción de algunos elementos químicos tales como el mercurio.
Además, esta configuración no es apta para trabajar con agua salada por su baja capacidad
de remoción de sales; en caso que se quiera remover elementos químicos específicos y
desalinizar agua de mar, es necesario cambiar la configuración en la etapa de tratamiento
primario por una membrana de osmosis inversa o por una membrana de nanofiltración.
Por consiguiente, se recomienda utilizar esta configuración en caso donde se conoce que el
agua presenta contaminantes convencionales. Dicha agua puede provenir de nichos
naturales como ríos, charcos, pozos, lagos, lagunas, entre otros que cumplan con la
característica mencionada anteriormente.
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http://oab.ambientebogota.gov.co/index.shtml?s=l&id=249&v=l
ANEXOS Anexo 1
INFORME DE RESULTADOS MUESTRA 1516-10 FECHA: 03-12-10
CLIENTE:
DIRECCION:
1516-10
Agua Residual
Puntual
Agua Eje Ambiental
17/11/2010
17/11/2010
PARAMETRO UNIDADES RESULTADO METODO
Alcalinidad total mg/L- CaCO3 16 SM 2320 B
Cloruros mg/L-Cl 2,25 SM 4110 - B
Coliformes totales UFC/100 mL Incontables SM 9222 B
Color verdadero U.Pt/Co 30 SM 2120 B
Dureza cálcica mg/L-CaCO3 15 SM 3500-Ca B
Dureza total mg/L-CaCO3 33 SM 2340 C
E-coli UFC/100 mL Incontables SM 9222 B
Fluoruros mg/L F 0,28 SM 4110 - B
Fosfatos mg/L-PO4 0,18 SM 4500-P D
Hierro colorimetrico mg/L-Fe 0,52 SM 3500 Fe-B
Nitratos mg/L- NO3 1,82 SM 4110 - B
Nitritos mg/L-NO2 <0,16 SM 4110 - B
Sulfatos mg/L-SO4 13,2 SM 4110 B
Turbiedad NTU N.T.U. 18,1 SM 2130 B
OBSERVACIONES:
Los resultados son válidos única y exclusivamente para las muestras analizadas .
Este reporte no se debe reproducir parcialmente sin excepción, sin aprobación por escrito del Laboratorio
OLGA LUCIA GOMEZ
COORDINADOR AREA FISICOQUIMICA
MATRIZ:
CLASE DE MUESTRA:
IDENTIFICACION DE LA MUESTRA:
FECHA DE TOMA
FECHA DE RECIBO
MUESTRA No
Muestra puesta en el laboratorio
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
LABORATORIO AMBIENTAL
Marcela Guaqueta Carvajal
Ingeniería Química
Cra 1E No. 19 A 40 Edif. Mario Laserna Piso 4. PBX: 3394949 Ext 1770 Directo: 3324068 Fax: 3324097
Bogotá - Colombia email: [email protected] Página 1 de 1
INFORME DE RESULTADOS MUESTRA 1532-10 FECHA: 3-11-2010
CLIENTE:
DIRECCION:
1532-10
Agua Residual
Puntual
Agua Eje Ambiental Tratada
19/11/2010
19/11/2010
PARAMETRO UNIDADES RESULTADO METODO
Alcalinidad total mg/L- CaCO3 18 SM 2320 B
Cloro Residual * mg/L Cl2 <0,1 SM 4500-CI G
Cloruros mg/L-Cl 8,59 SM 4110 - B
Coliformes totales UFC/100 mL 5 SM 9222 B
Color verdadero U.Pt/Co 7 SM 2120 B
Dureza cálcica mg/L-CaCO3 19 SM 3500-Ca B
Dureza total mg/L-CaCO3 33 SM 2340 C
E-coli UFC/100 mL 0 SM 9222 B
Fluoruros mg/L F 0,27 SM 4110 - B
Fosfatos mg/L-PO4 <0,04 SM 4500-P D
Hierro colorimetrico mg/L-Fe 0,09 SM 3500 Fe-B
Nitratos mg/L- NO3 1,83 SM 4110 - B
Nitritos mg/L-NO2 <0,16 SM 4110 - B
Sulfatos mg/L-SO4 13,7 SM 4110 B
Turbiedad NTU N.T.U. 1,3 SM 2130 B
OBSERVACIONES:
* Dato tomado en campo.
Los resultados son válidos única y exclusivamente para las muestras analizadas .
Este reporte no se debe reproducir parcialmente sin excepción, sin aprobación por escrito del Laboratorio
OLGA LUCIA GOMEZ
COORDINADOR AREA FISICOQUIMICA
MATRIZ:
CLASE DE MUESTRA:
IDENTIFICACION DE LA MUESTRA:
FECHA DE TOMA
FECHA DE RECIBO
MUESTRA No
Muestra puesta en el laboratorio
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
LABORATORIO AMBIENTAL
Marcela Guaqueta
Ingeniería Química
Cra 1E No. 19 A 40 Edif. Mario Laserna Piso 4. PBX: 3394949 Ext 1770 Directo: 3324068 Fax: 3324097
Bogotá - Colombia email: [email protected] Página 1 de 1
