Tcnicas de muestreo de aguaSegn el IDEAM, antes de iniciar el muestreo es importante tener claramente definido la forma como sern tomadas las muestras, revisando detalladamente el presupuesto, el personal con se cuenta y su disponibilidad, la capacitacin del personal, el transporte, los costos de inversin, los costos de operacin y mantenimiento, la vida til de los equipos, los requerimientos de energa y espacio y la disponibilidad de los mismos, entre otros. Existen muestreos manuales y automticos Muestreo manual: El muestreo manual se realiza cuando se tienen sitios de fcil acceso o aquellos que por medio de ciertas adaptaciones puedan facilitar la toma de muestras. La ventaja de ste tipo de muestreo es permitir al encargado de tomar la muestra, observar los cambios en las caractersticas del agua en cuanto a sustancias flotantes, color, olor, aumento o disminucin de caudales, etc.

Figura 20. Muestreo manual de agua en las playas vizcanas

Fuente: Aitziber Atxutegi 2011 Muestreo automtico: El muestreo automtico es aconsejable cuando los sitios son de difcil acceso o cuando se justifica y se tiene la facilidad de contar con un muestreador automtico. Tiene como ventaja ms precisin en la toma de muestras y como desventaja la complejidad de su montaje y calibracin, adems de que requieren revisiones continuas para evitar atascamientos u otras fallas.

Figura 21. Muestreo automtico de agua

Fuente: Ingeniera DICTUC 2011 Sin embargo la aplicacin de un muestreo automtico requiere instalar una serie de equipos (antenas, paneles solares, etc.) y herramientas (licencias de trasmisin, software) que elevan el costo, convirtindose en un factor limitante para la implementacin de este tipo de muestreo. En la actualidad se pueden poner en marcha programas de muestreo que involucren la utilizacin de los dos tipos de muestreo (muestreo mixto), convirtiendo el monitoreo en un sistema integrado que permite la verificacin manual de los resultados obtenidos de forma automtica. Dicha verificacin es realizada aleatoriamente, de tal manera que se pueda realizar la calibracin, ajuste y mantenimiento de los equipos automticos. Existen tres tipos de muestra: puntual, compuesta e integrada.

Muestra puntual o simple: Es la muestra tomada en un lugar representativo, en un determinado momento. El procedimiento para la toma de muestras puntuales se podr desarrollar a travs de la utilizacin de un muestreador (agua superficial y subterrnea) o de un balde (aguas superficiales y vertimientos). Estas muestras representan las condiciones y caractersticas de un cuerpo de agua en el instante en que son tomadas. Son tiles cuando se aprecian descargas no usuales, o flujos intermitentes. La muestra ser representativa siempre y cuando se tomen en cuenta factores tales como: homogeneidad del agua, volumen colectado y mtodo de muestreo utilizado. Estas muestras tambin se emplean cuando se considera que las caractersticas del sitio de muestreo son homogneas, es decir, cuando el cuerpo de agua no presenta alteraciones en su composicin espacio-temporal.

Muestra compuesta: Es la mezcla de varias muestras puntuales de una misma fuente, tomadas a intervalos programados y por periodos determinados, las cuales pueden tener volmenes iguales o ser proporcionales al caudal durante el periodo de muestras. Este tipo de muestras se compone tomando y mezclando en un mismo recipiente un volumen (alcuota) de muestra que se calcula de la siguiente forma:

Vi=VQinQp Donde, Vi = Volumen de cada alcuota o porcin de muestra, V = Volumen total a componer, Qi = Caudal instantneo de cada muestra, Qp = Caudal promedio durante el muestreo, n = Nmero de muestras tomadas Se recomienda exceder el volumen de muestra requerida en un 20%, con el fin de suplir posibles prdidas o derrames en la manipulacin. Este tipo de muestras se emplea cuando se requiere conocer las condiciones promedio de un cuerpo de agua, por ejemplo para ajustes en el control de procesos o el clculo de las eficiencias de remocin en una planta de tratamiento; tambin suelen usarse para conocer las condiciones de un sitio grande, por ejemplo: lagos o ros.Muestra integrada: La muestra integrada es aquella que se forma por la mezcla de muestras puntuales tomadas de diferentes puntos simultneamente, o lo ms cerca posible. Un ejemplo de este tipo de muestra ocurre en un ro o corriente que vara en composicin de acuerdo con el ancho y la profundidad. Para el caso del muestreo integrado (aplicable a ros de 10 a 100 metros de ancho), para la toma de las muestras puntuales es deseable el uso de un muestreador, de lo contrario se puede utilizar un balde. Se usa el mtodo del incremento-de-ancho-igual (EWI) para obtener una serie de muestras puntuales, cada muestra puntual representa un volumen de agua tomado a anchos iguales. Para emplear este mtodo, se usa una cinta mtrica para medir el ancho de orilla a orilla de la corriente en el canal; el ancho se divide en cuatro incrementos iguales, de manera que se obtengan tres verticales para la toma de la muestra, esto es a , y de la seccin transversal del ro. Luego se purga el muestreador y el recipiente para la integracin de la muestra con agua del ro. Para determinar el volumen que se debe tomar en cada vertical, el volumen total de muestra requerida se divide en tres partes iguales. Para grandes ros, se recomienda realizar muestreo integrado por el mtodo de incremento-de-ancho-igual, aumentando el nmero de verticales. Se pueden hacer muestreos a diferentes profundidades en cada vertical, generalmente a 0.8, 0.6 y 0.2 de la profundidad total del ro. Es importante, sin embargo, que todas las verticales sean muestreadas el mismo nmero de veces. Debido al ancho de la corriente, estas operaciones de muestreo se deben realizar desde un puente, una tarabita un bote. La frecuencia de muestreo va a depender del tipo de cuerpo de agua que se pretenda monitorear as como de los objetivos que se persigan. Para el caso del cobro de las tasas retributivas, se recomienda realizar un muestreo compuesto que permita conocer las caractersticas y fluctuaciones del cuerpo de agua durante un tiempo determinado, por ejemplo 24 horas, tomando muestras puntuales cada una, dos, cuatro o seis horas. Para el caso de vertimientos industriales, la duracin del muestreo depender del horario de funcionamiento de las operaciones que se realizan en la unidad productiva, por lo que se podr tomar muestras compuestas para esta clase de vertimientos de 2, 4, 6, 8, 16, 24 horas. Si el objetivo es el seguimiento del recurso y su modelamiento, es necesario tener claridad sobre el comportamiento estacional del mismo a travs del tiempo en diferentes puntos seleccionados estratgicamente; por lo tanto se recomienda tomar muestras mnimo dos a cuatro veces al ao, segn el rgimen de precipitacin (mono modal o bimodal). Se recomienda realizar un muestreo compuesto evaluando previamente los costos a que esto conlleva.Dentro de las tcnicas de muestreo encontramos:Aforo de caudales y efluentes Una vez determinados el tipo de descarga y ubicacin del sitio donde se va a realizar la caracterizacin, se disea el plan de aforo y muestreo. En la determinacin de caudales debe adoptarse la forma ms prctica de aforar dependiendo del tipo de descarga que se tenga; si se hace necesario adecuar el sitio de muestreo, se deben dar las instrucciones para la implementacin de la adecuacin. Los factores que se han de tener en cuenta en el momento de seleccionar un sistema de medicin son los siguientes: Tipo de conducto y accesibilidad. El intervalo de medida debe cubrir con la mejor precisin posible, los caudales mximo y mnimo previstos tericamente. Si el punto de medida recoge aguas pluviales e interesa determinar su caudal, habr que tener en cuenta la lluvia mxima registrada cada en la zona. Economa de compra, instalacin y servicio, as como de fcil puesta en marcha, comprobacin y ajuste. Posibilidad de recuperacin una vez finalizada la serie de medidas, para su aplicacin en otros puntos. Debido a que los vertidos de aguas residuales se hacen por gravedad, el mtodo seleccionado deber producir la mnima prdida posible de carga. Distancia mnima a la que se encuentran todos aquellos servicios generales precisos para el funcionamiento de todos los aparatos de medida (aire a presin, corriente elctrica, etc.). Mxima sencillez de manejo y lectura. Caractersticas del agua residual a medir, y su influencia en el equipo (corrosin, abrasin, ataque qumico, taponamiento, etc.). Como norma general, todas las partes en contacto con el lquido deben estar totalmente protegidas, y en aquellos casos en que se puedan desprender gases o vapores, los equipos y el personal se separan de su accin lo ms lejos que sea posible, o bien se dotan con la proteccin adecuada. En el caso de utilizacin de aparatos comerciales, se valorar la experiencia, garanta y servicio posventa del proveedor. Medicin volumtrica manual. La medicin del caudal se realiza de forma manual utilizando un cronmetro y un recipiente aforado. El procedimiento a seguir es tomar un volumen de muestra cualquiera y medir el tiempo transcurrido desde que se introduce a la descarga hasta que se retira de ella; la relacin de estos dos valores permite conocer el caudal en ese instante de tiempo. Se debe tener un especial cuidado en el momento de la toma de muestra y la medicin del tiempo, ya que es un proceso simultneo donde el tiempo comienza a tomarse en el preciso instante que el recipiente se introduce a la descarga y se detiene en el momento en que se retira de ella. Siendo Q = caudal en L/s, V = volumen en L, y t = tiempo en s, el caudal se calcula como: Q = V / t Este mtodo tiene la ventaja de ser el ms sencillo y confiable, siempre y cuando el lugar donde se realice el aforo garantice que al recipiente llegue todo el volumen de agua que sale por la descarga. Entre sus desventajas se cuenta que la mayora de veces es necesario adecuar el sitio de aforo y toma de muestras para evitar prdida de muestra en el momento de aforar; tambin se deben evitar represamientos que permitan la acumulacin de slidos y grasas. Medicin en canales abiertos. El vertedero es un canal en el cual se coloca una represa cuyo rebosadero puede adoptar distintas formas; el lquido represado alcanzar distintas alturas en funcin del caudal, relacionadas por ecuaciones dependientes del tipo de vertedero, que puede ser rectangular, triangular o trapezoidal. Las ventajas de este tipo de vertederos radican en su fcil construccin, bajo costo, y buen rango de precisin en lquidos que no contengan slidos. Cuando la cabeza sobre un vertedero triangular es menor de 10 cm hay posibilidad de que se formen vacos, por lo tanto no se recomienda su uso. En los vertederos hay que tener especial cuidado debido a que estos al represar el agua van acumulando slidos y sustancias como grasas que interfieren en la calidad del agua y, en la representatividad de la muestra. Medicin por velocidad. Las canaletas se usan ms comnmente en canales abiertos donde: La rata de flujo no pueda medirse adecuadamente por un vertedero. Haya una significante cantidad de partculas y otros materiales que podran llenar un vertedero. La capacidad de la cabeza hidrulica sea insuficiente para utilizar el vertedero. La velocidad de flujo de una canaleta puede ser establecida tal que, sedimentos y otros slidos pueden ser lavados a travs de ella. La instalacin de una canaleta puede ser relativamente ms cara que un vertedero. El diseo tpico de una canaleta debe incluir lo siguiente: las secciones rectas del canal deben estar corriente arriba de la entrada de la canaleta, el flujo debe ser bien distribuido a travs del canal, la velocidad corriente arriba del canal debe ser menor que la velocidad crtica, y la canaleta no debe estar sumergida y debe tener una descarga libre aguas abajo. Tubo Venturi. Este medidor es una especie de tubo Venturi abierto, que dispone de una garganta que produce una elevacin de nivel en funcin del caudal. Est formado por una seccin de entrada de paredes verticales convergentes y fondo a nivel, una garganta o estrechamiento de paredes paralelas y fondo descendente, y una seccin de salida con paredes divergentes y fondo ascendente. Los canales se definen por el ancho de la garganta; la canaleta debe ser construida rigurosamente con las dimensiones dadas, o de lo contrario su relacin cabeza-descarga de agua residual es invlida. Para la determinacin del caudal se precisa de la medicin de la altura del lquido, que se puede realizar de forma instantnea con slo una medida de altura. Sin embargo, existen diferentes tipos de instrumentos que permiten llevar a cabo esta medicin de forma continua, permitiendo determinar el caudal diario de una forma precisa, pudiendo acoplar esto a un indicador de registro grfico que se encarga de almacenar toda esta informacin. En las canaletas se pueden acoplar diferentes tipos de sensores que permiten registrar otro tipo de parmetros diferentes al caudal, como son pH y temperatura. El caudal se calcula como:Q = 4 W Han Dnde: Q = Caudal, pies cbicos / segundo, Ha = altura del agua sobre la garganta, en pies, W = ancho de la canaleta en la seccin de la garganta, y n = 1,522 W0, 026. Dependiendo del tipo de anlisis existen varias tcnicas de muestreo que son: Para muestreos fisicoqumicos: la medicin de parmetros en campo (pH, OD, Conductividad, Turbidez y Temperatura) se realizan generalmente mediante equipos porttiles, tales como sondas multiparamtricas, pH metros y conductimetros. Todos los parmetros tomados en campo debern quedar consignados en el formato de captura de datos de campo inmediatamente se realicen las correspondientes mediciones. Los parmetros insitu debern ser tomados de las muestras puntuales dado que la representatividad de stos, se pierde si se toman de muestras compuestas o integradas. En aguas superficiales (ro, laguna, entre otros) el equipo (sondas multiparamtricas, pH metros y conductimetros) se sumerge directamente en la mitad de la seccin transversal, a una profundidad entre 20 y 30 cm de la superficie, en una zona de poca turbulencia y se procede a la lectura. Si esto no es posible, ya sea por la turbulencia o por la longitud del cable, se purga el muestreador, se toma una muestra, que se transfiere a un balde plstico evitando la agitacin e inmediatamente se procede a la medicin. Es deseable que el valor de oxgeno disuelto se verifique con el mtodo Winkler sobre al menos una alcuota de otra porcin de muestra, evitando la agitacin y la formacin de burbujas. En aguas subterrneas para lograr un muestreo representativo dentro de un acufero, el mtodo debe facilitar la extraccin de muestras que reflejen la composicin temporal y espacial real del agua subterrnea que se est estudiando. El mtodo de muestreo tambin debe reflejar las complejidades del flujo de agua subterrnea, el mecanismo de flujo del acufero (por fracturas o poros), la direccin del flujo y los gradientes hidrulicos en el acufero, que pueden producir flujos naturales fuertes hacia arriba o hacia debajo de la columna de agua del pozo. Tradicionalmente, se emplean dos mtodos comunes de muestreo, conocidos como muestreo por bombeo y muestreo de profundidad; ambos tienen sus usos y limitaciones, los cuales se deben considerar plenamente cuando se identifica el alcance para su uso. El mtodo por bombeo se recomienda cuando la calidad del agua subterrnea es verticalmente uniforme, o donde todo lo que se requiere es una muestra vertical compuesta, de una composicin promedio, como puede ser el caso de muestras extradas de un pozo para consumo potable. Las muestras no se deben recoger de pozos de bombeo hasta que haya pasado el tiempo suficiente para retirar la columna de agua remanente del pozo y garantizar que el agua se est sacando directamente del acufero. El tiempo de bombeo requerido se puede calcular aproximadamente con base en la longitud del pozo, la velocidad del bombeo y la conductividad hidrulica, pero se debe confirmar con mayor precisin mediante el monitoreo de cualquier cambio en el oxgeno disuelto, el pH, la temperatura o la conductividad elctrica del agua bombeada. En estos casos, las muestras no se deben tomar hasta que dejen de observarse variaciones significativas. Sin embargo, se debe anotar que, adems de medir la temperatura o la conductividad elctrica, puede ser necesario medir variables de inters directo, como compuestos orgnicos complejos en casos de contaminacin del agua subterrnea. El muestreo a profundidad, consiste en hacer bajar un dispositivo de muestreo por el interior del pozo, dejando que se llene con agua a una profundidad conocida, y recuperando la muestra para transferirla a un recipiente apropiado, cuando sea necesario. Este mtodo normalmente es adecuado slo para uso en pozos de monitoreo que no se bombean (pozos de monitoreo como piezmetros), aunque las muestras de profundidad se pueden recoger de los pozos durante el bombeo, si hay acceso libre por la bomba, con un tubo instalado para este propsito. Las muestras de profundidad nunca se deben tomar de los intervalos con la tubera lisa, ya que el agua no es representativa de la profundidad a la que se activa el dispositivo de muestreo y, bajo condiciones estadsticas, su calidad puede haber sido alterada por actividad microbiolgica o qumica. Cuando los anteriores mtodos son inadecuados o de difcil aplicacin, es necesario recurrir a otros dispositivos, tales como las copas porosas o piezmetros puntuales de los cuales se extrae agua por vaci o desplazamiento de gas. Los criterios generales que se deben tener en cuenta para el muestreo microbiolgico de aguas son:

Todo el material que se use debe esterilizarse y envolverse. Al colectar la muestra hay que evitar contaminacin del ambiente (polvo, tierra, agua, saliva) Rotular o etiquetar. Consignar informacin que pueda afectar la prueba o el significado del resultado. Por ejemplo la presencia de algn conservador, olor, color, condiciones de conservacin, temperatura. Reducir el tiempo comprendido entre recoleccin y entrega de la muestra. Las muestras de agua deben encontrarse homogneas, emplearse de 100 a 500ml. Una tcnica adecuada de toma de muestras es la parte crtica en el anlisis de la calidad sanitaria del agua, las muestras para un anlisis microbiolgico deben ser recolectadas en forma asptica y reflejar en la forma ms precisa posible, las caractersticas del agua en el momento del muestreo. En aguas cloradas, las muestras en llaves y grifos deben seguir las siguientes especificaciones: Las muestras deben ser recolectadas en envases limpios, de vidrio borosilicato o plstico polipropileno estril y contener 0.1mL de una solucin de tiosulfato de sodio al 10% por cada 120 ml de muestra. Escoger la llave o grifo que estn en buenas condiciones de funcionamiento. Para obtener la muestra el muestreador deber lavarse las manos con agua y jabn. Abrir completamente la llave o grifo y dejar correr el agua por lo menos 3 minutos. Reducir el flujo de agua para permitir la toma de la muestra. Abrir el frasco y obtener la muestra sin enjuagar y la cantidad requerida segn anlisis. Llenar el envase hasta partes de su capacidad para permitir la agitacin de la muestra. El volumen de muestra depende del tipo de contaminante a medir, as: Coliformes y coliformes fecales: 200 ml, Salmonella: 250 ml y V.cholerae: 1 litro. Despus del muestreo, se debe tapar inmediatamente el frasco cuidando cerrar bien para evitar filtraciones. Completar los datos de etiqueta adherida al frasco de muestra. Se debe incluir una muestra blanco, que es tomada simultneamente con la primera muestra, y se usar para medir la temperatura de recepcin en el laboratorio. Para el transporte de las muestras de agua despus de su recoleccin deben ser mantenidas entre 0 y 10C como mximo, hasta su recepcin en el laboratorio. El tiempo mximo que puede transcurrir entre la toma de muestra y el anlisis es de 24 horas siempre que la muestra se mantenga refrigerada. No congelar la muestra. En aguas no cloradas, las muestras de pozo, noria, estanque sin cloracin, vertiente, laguna, ro, ocano, se deben seguir las siguientes indicaciones: Las muestras deben ser recolectadas en envases limpios, de vidrio borosilicato o plstico polipropileno estril. Al recoger las muestras, coger el frasco por su base y sumergir el frasco bajo la superficie. La boca del frasco debe dirigirse en sentido contrario a la corriente. Si no hay corriente como es el caso de estanque, crear una corriente artificial colocando la botella horizontalmente hacia adelante a la direccin de la mano. Tomar la muestra 20 a 50 cm bajo la superficie, evitando recolectar material flotante. En agua de mar en lo posible la muestra debe tomarse a 1 metro de profundidad y a varios metros de la orilla. Abrir el frasco y obtener la muestra sin enjuagar. Llenar el envase hasta partes de su capacidad para permitir la agitacin de la muestra. La cantidad requerida segn anlisis depende del tipo de contaminante a medir, as: Coliformes y coliformes fecales: 200 ml, Salmonella: 250 ml y V.cholerae: 1 litro. Para el transporte de las muestras de agua despus de su recoleccin deben ser mantenidas entre 0 y 10C como mximo, hasta su recepcin en el laboratorio. El tiempo mximo que puede transcurrir entre la toma de muestra y el anlisis es de 6 horas siempre que la muestra se mantenga refrigerada. No congelar la muestra.