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I
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL UNIDAD DE POSTGRADO, INVESTIGACIÓN Y
DESARROLLO
MAESTRÍA EN ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL
TESIS PRESENTADA PARA OPTAR EL GRADO
ACADÉMICO DE MAGÍSTER EN ADMINISTRACIÓN
AMBIENTAL PORTADA
TÍTULO:
EVALUACIÓN DE LA TURBIDEZ COMO INDICADOR
BÁSICO DE LA CALIDAD DE AGUAS POTABILIZADAS A
PARTIR DE FUENTES SUPERFICIALES Y SU EFECTO EN
EL PROCESO DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA EN LA
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE “CUATRO
ESQUINAS” PORTOVIEJO
AUTOR:
ING. MARÍA MONSERRATE MACÍAS VERA
TUTOR:
Ing. CARLOS RAÚL MONTOYA SOTOMAYOR M.Sc.
GUAYAQUIL – ECUADOR
JUNIO – 2015
II
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS TÍTULO Y SUBTÍTULO: EVALUACIÓN DE LA TURBIDEZ COMO INDICADOR
BÁSICO DE LA CALIDAD DE AGUAS POTABILIZADAS A PARTIR DE FUENTES
SUPERFICIALES Y SU EFECTO EN EL PROCESO DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA
EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE “CUATRO ESQUINAS”,
PORTOVIEJO.
AUTOR: María Monserrate Macías Vera
TUTOR: Ing. Carlos Raúl Montoya Sotomayor M.Sc.
REVISORES: Ing. Victor Hugo Briones. MBA
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: Unidad de Postgrado Investigación y Desarrollo
CARRERA: ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL
FECHA DE PUBLICACIÓN: JUNIO DEL 2015 No. DE PÁGS.: 116
TITULO OBTENIDO: INGENIERO CIVIL
ÁREAS TEMÁTICAS: Medio Ambiente, Turbiedad, Agua Potable
PALABRAS CLAVE: Aguas superficiales, indicadores de calidad del agua, turbidez, contaminación, potabilización, salud humana.
RESUMEN: El presente trabajo investigativo tuvo como objetivo identificar y determinar
los efectos que produce la turbidez del agua y los procesos de potabilización del agua en
la Planta de Tratamiento de Agua Potable “Cuatro Esquinas” de la ciudad de Portoviejo,
durante el primer semestre del año 2013. La investigación estuvo enmarcada en diversos
estudios relacionados con la problemática en cuestión, los mismos que van desde los
indicadores de calidad de aguas superficiales, deterioro de la calidad de las aguas, hasta
los procesos de potabilización, todo esto permitió consolidar en el presente estudio los
efectos de la turbidez en el agua de alimentación de la Planta de tratamiento “Cuatro
Esquinas”. El estudio incluyó los problemas que dificultan al tratamiento del agua,
presentado por el alto índice de variación de la turbidez, especialmente en la etapa
invernal y las graves consecuencias que desencadenan como desabastecimiento de
agua potable durante varios días a 270765 habitantes, los cuales sufren
permanentemente de esta problemática durante muchos años. Las técnicas empleadas
en el presente estudio, al igual que la metodología se basaron en la investigación
diagnóstica – propositiva, cuyos recursos utilizados se presentan a través de métodos,
técnicas e instrumentos de análisis, desarrollados con la ley Ambiental vigente.
No. DE REGISTRO (en base de
datos):
No. DE CLASIFICACIÓN:
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTO PDF SI NO
CONTACTO CON AUTOR Telf.:
05-2417971
0992926426
Email: [email protected]
CONTACTO EN LA INSTITUCIÓN: Nombre: Unidad de Postgrado Investigación y Desarrollo
Teléfono: 2325530-38 Ext. 114
E-mail:
III
CERTIFICADO DEL TUTOR
En calidad de tutor de la Unidad de Postgrado, Investigación y Desarrollo
de la Universidad de Guayaquil, CERTIFICO: haber analizado teórica y
metódicamente la Tesis de Grado titulada: “EVALUACIÓN DE LA
TURBIDEZ COMO INDICADOR BÁSICO DE LA CALIDAD DE AGUAS
POTABILIZADAS A PARTIR DE FUENTES SUPERFICIALES Y SU
EFECTO EN EL PROCESO DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA EN LA
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE CUATRO
ESQUINAS, PORTOVIEJO”, como requisito previo para optar el grado
académico de Magister en Administración Ambiental, la cual cumple con
los requisitos reglamentarios establecidos.
Junio del 2015
Ing. Carlos Raúl Montoya Sotomayor M.Sc.
C.C. 090207216-4
Tutor.
IV
CERTIFICADO DEL GRAMÁTICO
GUSTAVO MARFETÁN SALINAS, Licenciado en Literatura y Castellano
con el registro SENESCYT N°1006-11-1060958, por medio del presente
tengo a bien CERTIFICAR: Que he revisado la redacción, estilo, y
ortografía de la tesis de grado elaborada por la Ing. María Monserrate
Macías Vera con cédula de identidad N° 131194631-1 previo a la
obtención del grado académico de MAGISTER EN ADMINISTRACIÓN
AMBIENTAL.
TEMA DE TESIS “EVALUACIÓN DE LA TURBIDEZ COMO INDICADOR
BÁSICO DE LA CALIDAD DE AGUAS POTABILIZADAS A PARTIR DE
FUENTES SUPERFICIALES Y SU EFECTO EN EL PROCESO DE
POTABILIZACIÓN DEL AGUA EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUA POTABLE CUATRO ESQUINAS, PORTOVIEJO”.
Trabajo de investigación que ha sido escrito de acuerdo a las normas
ortográficas y de sintaxis vigentes.
Junio del 2015
Lic. Gustavo Marfetán Salinas
Miembro del Congreso Internacional
De la Lengua Española
Especializado en Lengua y Lingüística Españolas
V
AUTORÍA
Ingeniera María Monserrate Macías Vera, maestrante de la Universidad
de Guayaquil, declaro que el presente trabajo de investigación titulado
“EVALUACIÓN DE LA TURBIDEZ COMO INDICADOR BÁSICO DE LA
CALIDAD DE AGUAS POTABILIZADAS A PARTIR DE FUENTES
SUPERFICIALES Y SU EFECTO EN EL PROCESO DE
POTABILIZACIÓN DEL AGUA EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUA POTABLE CUATRO ESQUINAS, PORTOVIEJO”, es de mi
completa autoría y ha sido realizado bajo absoluta responsabilidad con la
tutoría del Ing. Jesús Eduardo Alcívar Rivas, Máster en Gestión
Ambiental.
Toda la responsabilidad con respecto a las investigaciones con sus
respectivos resultados, conclusiones y recomendaciones presentadas en
esta tesis es exclusividad del autor.
Junio del 2015
Ing. María Monserrate Macías Vera
C.C. 131194631-1
VI
DEDICATORIA
A Dios porque me permite caminar junto a él y llegar a este momento tan
importante para mí desarrollo, A mi madre por ser quién me acompaña
desde su vientre en todo el trayecto de mi vida, A mi Padre quien ha
sabido guiarme e inculcarme para desarrollar con éxito mi carrera
profesional, por ellos son quien soy y amo la Vida.
A mi esposo Sergio y mi hija Doménica pilares y base fundamentales de
mi existencia, son ustedes el sustento que me impulsa levantarme día a
día.
A mis hermanas y familiares que a través de mis logros han captado y
aceptado la importancia que tiene el estudio en la vida. A mi tutor que con
sus enseñanzas me permite llegar a la culminación de esta investigación.
Y a todas aquellas personas que formaron parte de desarrollo de esta
investigación.
Ing. María Monserrate Macías Vera
VII
AGRADECIMIENTO
A Dios, padre de da la vida sin él mis ideales y mi existencia no tuviesen
sentido. A la excelsa Universidad de Guayaquil por su constante
participación en la formación de profesionales de Magister en
Administración Ambiental. A mi Tutor de Tesis el Ing. Carlos Raúl
Montoya Sotomayor, quien a través de sus minuciosos guío con éxito el
presente trabajo de investigación. A la Empresa Pública Municipal de
Agua Potable y Alcantarillado de Portoviejo por los aportes y facilidades
brindadas en el presente estudio. A todas las personas que contribuyeron
para cumplir este objetivo.
Ing. María Monserrate Macías Vera.
VIII
ÍNDICE GENERAL
PORTADA............................................................................................................ I
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA .............................. II
CERTIFICADO DEL TUTOR ............................................................................. III
CERTIFICADO GRAMÁTICO ........................................................................... IV
AUTORÍA ........................................................................................................... V
DEDICATORIA ................................................................................................. VI
AGRADECIMIENTO ........................................................................................ VII
ÍNDICE GENERAL .......................................................................................... VIII
ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................ XII
ÍNDICE DE PRESENTACIÓN GRÁFICOS ..................................................... XIII
RESUMEN ...................................................................................................... XIV
ABSTRACT ...................................................................................................... XV
INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 1
CAPÍTULO I ........................................................................................................ 3
EL PROBLEMA ................................................................................................... 3
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................... 3
1.1.1. DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA ....................................................... 3
1.2. JUSTIFICACIÓN .......................................................................................... 4
1.2.1. VIABILIDAD .............................................................................................. 5
1.3. OBJETIVOS ................................................................................................. 6
1.3.1. OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 6
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 6
1.4. HIPÓTESIS .................................................................................................. 7
1.5. VARIABLES ................................................................................................. 7
IX
1.5.1. VARIABLE INDEPENDIENTE .................................................................. 7
1.5.2. VARIABLE DEPENDIENTE ...................................................................... 7
1.5.3. VARIABLES INTERVINIENTES ............................................................... 7
CAPÍTULO II ....................................................................................................... 8
MARCO TEÓRICO ............................................................................................. 8
2.2. MARCO CONCEPTUAL .............................................................................. 9
2.2.1. EL AGUA .................................................................................................. 9
2.2.2. CALIDAD DEL AGUA ............................................................................. 10
2.2.3. INDICADOR DE CALIDAD DEL AGUA .................................................. 11
2.2.4. DETERMINACIÓN DE FACTORES DE PELIGRO ................................. 11
2.2.5. MEDIDAS DE CONTROL ....................................................................... 12
2.2.6. IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DEL AGUA ........................................ 13
2.2.7. PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA ............................................. 14
2.2.8. PARÁMETROS DE CALIDAD FÍSICA DEL AGUA ................................. 14
2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL AGUA ...................................................... 16
2.3.1. PARÁMETROS DE CALIDAD QUÍMICA DEL AGUA ............................. 16
2.4. PARÁMETROS BIOLÓGICOS DEL AGUA ............................................... 18
2.5. TURBIDEZ DEL AGUA .............................................................................. 20
2.5.1. CAUSAS ................................................................................................. 20
2.5.2. CONSECUENCIAS ................................................................................. 20
2.5.3. IMPACTOS DE LA TURBIDEZ ............................................................... 21
2.5.4. MEDIDAS DE LA TURBIDEZ ................................................................. 21
2.6. PROCESOS ............................................................................................... 21
2.6.1. LA COAGULACIÓN QUÍMICA ................................................................ 21
X
2.6.2. PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES Y DOSIFICACIÓN DE LOS
REACTIVOS EN PLANTA. ............................................................................... 22
CAPÍTULO III .................................................................................................... 24
MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................. 24
3.1. MATERIALES ............................................................................................ 24
3.1.1. LUGAR DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................... 24
3.1.2. PERÍODO DE LA INVESTIGACIÓN ....................................................... 24
3.1.3. RECURSOS EMPLEADOS .................................................................... 25
3.1.4. UNIVERSO ............................................................................................. 26
3.1.5. MUESTRA .............................................................................................. 26
3.2. MÉTODOS ................................................................................................. 26
3.2.1. ANÁLISIS DE LOS FACTORES QUE CONTRIBUYEN A LA
CONTAMINACIÓN FÍSICA, QUÍMICA Y BIOLÓGICA DE LAS AGUAS
SUPERFICIALES. ............................................................................................... 27
3.2.2. ANÁLISIS DE COLIFORMES FECALES ................................................ 28
3.2.2.5. Descripción de la Técnica del NÚMERO MÁS PROBABLE
(NMP).- Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater,
22th Ed. ............................................................................................................ 32
CAPÍTULO IV .................................................................................................... 35
RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................... 35
4.1. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS........................ 35
4.1.1. Resultados obtenidos en el monitoreo de los parámetros Físico –
Químico y Biológicos, en la Planta de tratamiento de agua potable “Cuatro
Esquinas” Portoviejo. ........................................................................................ 35
4.1.2. Resultados obtenidos en el monitoreo de los parámetros físico –
químico y biológicos, en la Planta de Tratamiento de agua Potable “Cuatro
Esquinas” Portoviejo. ........................................................................................ 48
XI
4.2. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ................................................................ 54
4.3. COMPROBACIÓN DE LA HIPÓTESIS ...................................................... 55
CAPÍTULO V..................................................................................................... 56
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................... 56
5.1. CONCLUSIONES ...................................................................................... 56
5.2. RECOMENDACIONES .............................................................................. 56
CAPÍTULO VI .................................................................................................... 58
PROPUESTA .................................................................................................... 58
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 70
ANEXOS ........................................................................................................... 75
XII
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Matriz de Impactos Planta Cuatro Esquinas ....................................... 34
Tabla 2. Agua cruda.- Captación Planta Cuatro Esquinas ................................ 35
Tabla 3. Fuente agua cruda Planta “Cuatro Esquinas” Portoviejo. ................... 36
Tabla 4. Comparativa de la calidad de agua cruda ........................................... 37
Tabla 5. Características del agua tratada. ........................................................ 38
Tabla 6. Fuente agua tratada Planta “Cuatro Esquinas” Portoviejo .................. 39
Tabla 7. Tabla comparativa de la calidad de agua tratada ............................... 40
Tabla 8. Resultados del monitoreo del agua cruda. .......................................... 49
Tabla 9. Resultados de laboratorio ................................................................... 49
Tabla 10. Resultados del monitoreo del agua tratada. ...................................... 50
Tabla 11. Resultados de laboratorio ................................................................. 50
Tabla 12. Resultados de remoción de contaminantes ...................................... 51
Tabla 13. Monitoreo de la Turbiedad en el canal de captación ......................... 52
Tabla 14. COMPARATIVA ................................................................................ 64
Tabla 15. Cronograma valorado de trabajo y presupuesto ............................... 67
Tabla 16. Remoción. ......................................................................................... 69
XIII
ÍNDICE DE PRESENTACIÓN GRÁFICOS
Gráfico 1. Diagrama de flujo actual de la Planta “Cuatro Esquinas” Portoviejo. ...... 8
Gráfico 2. Sistema de Abastecimiento de agua potable de Portoviejo
desde la Planta Cuatro Esquinas. ....................................................................... 9
Gráfico 3. Ubicación de la Planta ...................................................................... 24
Gráfico 4. Dilución bacteriana ........................................................................... 31
Gráfico 5. Técnica del Número más probable ................................................... 33
Gráfico 6. Curva comparativa de la calidad del agua cruda .............................. 37
Gráfico 7. Curva comparativa de la calidad de agua tratada ............................ 40
Gráfico 8. Conductividad (Us/cm) ..................................................................... 41
Gráfico 9. Oxígeno Disuelto (mg/L) ................................................................... 42
Gráfico 10. pH ................................................................................................... 43
Gráfico 11. Turbidez (NTU) ............................................................................... 44
Gráfico 12. Sólidos Totales Disueltos (mg/L) .................................................... 45
Gráfico 13. Fosfatos (mg/L) .............................................................................. 46
Gráfico 14. Nitratos (mg/L) ................................................................................ 47
Gráfico 15. Coliformes Fecales (NMP). ............................................................ 48
Gráfico 16. Turbidez tomadas en 3 puntos ....................................................... 53
Gráfico 17. Ubicación Planta tratamiento “cuatro esquinas” Portoviejo ........... 59
Gráfico 18. Resultado de la Propuesta ............................................................. 68
Gráfico 19. Remoción. ...................................................................................... 69
XIV
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
UNIDAD DE POSTGRADO INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO:
MAGISTER EN ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL
“EVALUACIÓN DE LA TURBIDEZ COMO INDICADOR BÁSICO DE LA
CALIDAD DE AGUAS POTABILIZADAS A PARTIR DE FUENTES
SUPERFICIALES Y SU EFECTO EN EL PROCESO DE
POTABILIZACIÓN DEL AGUA EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUA POTABLE “CUATRO ESQUINAS”, PORTOVIEJO”.
AUTOR: ING. MARÍA MONSERRATE MACÍAS VERA.
TUTOR: ING. CARLOS RAÚL MONTOYA SOTOMAYOR Mg. Sc.
RESUMEN
El presente trabajo investigativo tuvo como objetivo identificar y determinar los
efectos que produce la turbidez del agua y los procesos de potabilización del
agua en la Planta de Tratamiento de Agua Potable “Cuatro Esquinas” de la ciudad
de Portoviejo, durante el primer semestre del año 2013. La investigación estuvo
enmarcada en diversos estudios relacionados con la problemática en cuestión, los
mismos que van desde los indicadores de calidad de aguas superficiales, deterioro
de la calidad de las aguas, hasta los procesos de potabilización, todo esto permitió
consolidar en el presente estudio los efectos de la turbidez en el agua de
alimentación de la Planta de tratamiento “Cuatro Esquinas”. El estudio incluyó los
problemas que dificultan al tratamiento del agua, presentado por el alto índice de
variación de la turbidez, especialmente en la etapa invernal y las graves
consecuencias que desencadenan como desabastecimiento de agua potable
durante varios días a 270765 habitantes, los cuales sufren permanentemente de
esta problemática durante muchos años. Las técnicas empleadas en el presente
estudio, al igual que la metodología se basaron en la investigación diagnóstica –
propositiva, cuyos recursos utilizados se presentan a través de métodos, técnicas e
instrumentos de análisis, desarrollados con la ley Ambiental vigente.
Palabras clave: Aguas superficiales, indicadores de calidad del agua,
turbidez, contaminación, potabilización, salud humana.
XV
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
UNIDAD DE POSTGRADO INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO:
MAGISTER EN ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL
“EVALUATION OF THE BASIC INDICATOR TURBIDITY AS WATER
QUALITY POTABILIZADAS SOURCES FROM SURFACE AND ITS
EFFECT ON THE PROCESS OF DRINKING WATER TREATMENT
PLANT IN DRINKING WATER "FOUR CORNERS" PORTOVIEJO”
AUTHOR: ING. MARÍA MONSERRATE MACÍAS VERA.
TUTOR: ING. CARLOS RAÚL MONTOYA SOTOMAYOR M.Sc.
ABSTRACT
This research work was to identify and determine the effects that the
turbidity of the water treatment processes and water treatment plant
Drinking Water "Four Corners" of the city of Portoviejo, in the first half of
2013. The research was framed on various related issues relevant studies, the
same ranging from indicators of surface water quality, deteriorating water
quality, to the processes of purification, all this helped to consolidate in the
present study the effects of turbidity in the water feeding the treatment plant
"Four Corners". The study included the problems affecting water treatment,
presented by the high rate of change of turbidity, especially in the winter
season and the serious consequences that trigger as shortages of drinking
water for several days 270765 inhabitants, who suffer permanently this
problem for many years. The techniques used in this study, as the
methodology is based on the diagnostic research - purposeful, the resources
used are presented through methods, techniques and tools of analysis
developed with current environmental law.
Keywords: surface water, water quality indicators, turbidity, pollution,
drinking water, human health. .
1
INTRODUCCIÓN
Cualquier estudio cuya concepción considere la necesidad de analizar y
evaluar la calidad de las aguas incluyendo las múltiples afectaciones que
esta ocasione sobre un cuerpo de agua, estableciendo las causales por
las cuales la calidad del agua se ha visto alterada.
Los inconvenientes que se presentaron por resultados alterados de
turbiedad son muchos, entre ellos podemos destacar la insalubridad,
desabastecimiento, problemas socio-económicos, y como punto de
partida al problema, la pérdida de ciertas características comunes en
cuanto a su aspecto en general. De acuerdo al fin de explotación
pretendido, ya sea este en la potabilización del agua para el consumo
humano o el cultivo, esta debió cumplir con los criterios de calidad
admisibles para el uso al que se desea emplear, los mismos que se
encuentran definidos en la Norma de Gestión Ambiental vigente en
nuestro país y la NTE INEN 11 08 que establece los mínimos y máximos
permisibles de cada uno de los constituyentes del agua considerados
importantes en el momento de su posible utilización, entre estos se
encuentran parámetros que determinaron el contenido de materia
orgánica, dureza y alcalinidad de las aguas, pH, turbidez, concentración
de oxígeno disuelto, sales minerales, bases presentes, metales pesados,
y otros.
Es importante destacar en este punto que uno de los problemas que se
presentaron con mayor frecuencia es aquel que se relaciona directamente
con la explotación del agua para el consumo humano, el mismo que en
nuestra provincia, en especial en la ciudad de Portoviejo se encuentra
limitado por la turbidez presente en el agua.
El crecimiento repentino de niveles de turbiedad en aguas superficiales
abarcó la necesidad de ponderar, apreciar y monitorear la calidad de los
cuerpos de agua y los problemas que puedan llegar a presentarse al
momento de su posible uso. Por este fenómeno, existen organismos de
2
control destinados a monitorear la calidad del agua, entidades como la
Secretaria Nacional del Agua (SENAGUA) y la Empresa Pública Municipal
de Agua Potable y Alcantarillado de Portoviejo (EPMAPAP) que emplean
el agua superficial del canal de riego y la potabilizan, siendo este un canal
que nace a un costado del Río en Santa Ana, en la Presa Derivadora
Salazar Barragán alimentados por la Presa Poza Honda y otros afluentes
de menor caudal como son riachuelos y esteros que se encuentran en su
trayectoria.
Debido a que el diseño original de la planta es para trabajar hasta un
límite máximo de 1500 NTU, esta se ve obligada a detener el proceso de
tratamiento y una paralización del proceso de potabilización hasta que los
niveles de turbidez desciendan, ocasionando desabastecimiento del
líquido en la ciudad de Portoviejo y sectores aledaños por períodos que
van por lo general desde 2 horas hasta 72 horas consecutivas en el mejor
de los casos, y hasta 7 días en el peor de los casos.
En base a esta información se pudo deducir la necesidad de mejorar la
eficiencia de los métodos de tratamiento o la captación de este recurso,
por lo cual, la finalidad de este proyecto estuvo encaminada a determinar
las causales de mayor impacto y sus posibles remediaciones. Fue muy
prioritario darle una relevancia máxima la solución a este permanente y
grave problema, para lo cual fue necesario buscar alternativas y escogió
la solución adecuada que permita definitivamente terminar con este grave
problema y el sufrimiento de la comunidad por el desabastecimiento del
agua.
3
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1.1. DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA
La turbiedad del agua, es considerada al igual que otros parámetros de
importancia general como uno de los principales indicadores de calidad
del agua al momento de pretender y decidir su uso, ya que llevar la
turbiedad a límites manejables es bastante difícil y onerosa, lo cual
conlleva a mayor uso de coagulantes y pre tratamientos para acondicionar
el agua para su potabilización., causando problemas graves a tal punto
que no se pueden potabilizar aguas con valores elevados de turbiedad,
creando problemas de desabastecimiento a la comunidad con las
consecuencias socio económicas y de salud, influyendo en el alto costo
del agua por tanqueros, además de las posibles epidemias causadas por
la insalubridad producto de la falta de agua para el aseo y principales
actividades domésticas, así como sucede en todos los inviernos en la
población de Portoviejo.
En la Costa Ecuatoriana, en especial en Manabí, es constante el aumento
de la turbidez en los ríos, en donde las aguas con alto grado de turbiedad
no son susceptibles de potabilización.
La Planta de Tratamiento de Agua Potable “Cuatro Esquinas”, capta el agua
cruda del canal de riego proveniente de la Presa Derivadora Salazar Barragán,
que por ser este un canal abierto está expuesto al aumento de la turbiedad en
invierno, en forma de aguas lluvias, en ocasiones por aportaciones de esteros y
quebradas, que ingresan al canal alimentándolo y ocasionando aumentos
considerables de material suspendido y otros que originan un aumento
exagerado de turbiedad. .
4
Debido a que el diseño original de la planta es para trabajar hasta un
límite máximo de 1500 NTU, ésta se ve obligada a detener el proceso de
tratamiento y una paralización de la potabilización hasta que los niveles
de turbiedad desciendan a los límites adecuados, ocasionando
desabastecimiento del líquido en la ciudad de Portoviejo y sectores
aledaños por períodos que van por lo general desde 2 horas hasta 72
horas consecutivas en el mejor de los casos, y hasta 7 días en el peor de
los casos.
En base a esta información se determinó la necesidad de mejorar la
eficiencia de los métodos de tratamiento o la captación de este recurso,
por lo cual, la finalidad de este proyecto estuvo encaminada a determinar
las causales de mayor impacto y sus posibles remediaciones.
1.2. JUSTIFICACIÓN
La planta de tratamiento de agua “Cuatro Esquinas” potabiliza agua para
más de 270765 habitantes con una capacidad de producción instalada de
90.000 m3/día, trabaja actualmente en un rango del 50% de su capacidad
total y fue puesta en funcionamiento en el año 2001.
La captación de agua cruda se la ejecuta frente a la planta, en el canal
abierto diseñado para fines de riego que forma parte del sistema
integrado Poza Honda que recorre 45,7 km cruzando toda la cuenca del
rio Portoviejo, desde la ubicación geográfica -1.075583°, -80.432245°.
La situación original y actual de la planta de “Cuatro Esquinas”, está
diseñada para tratar agua cruda con niveles de turbiedad en un rango
entre 0-1,500 N.T.U.
Las estaciones invernales de gran fuerza, incrementan las turbiedades en
el canal hasta en un rango de 50000 N.T.U para un periodo de retorno de
100 años como se ha podido registrar en un solo evento en el año 2009, y
5
dos eventos más de 25000 N.T.U dentro del año 2012, en el que ocurrió
el desbordamiento de varias quebradas simultaneas al canal.
En el año 2012 se paralizo la planta por 488 horas, esto quiere decir más
que todas las horas juntas de paralización por cada año, de los últimos 4
años en la producción y bombeo de la planta Cuatro Esquinas, en ese
invierno ocurrieron eventos que no sucedían desde el fenómeno del año
1998 en que la planta no estaba construida.
De acuerdo a los reportes que se obtuvieron del laboratorio de la planta
Cuatro Esquinas, y del banco de datos del laboratorio del Dr. John Farfán,
se pudo observar que en inviernos normales, fácilmente la turbiedad del
agua cruda supera las 1.500 NTU, y por lo general llega en un valor de
10.000 NTU, lo que indica que la planta debe suspender sus operaciones
por que el ingreso de esta agua en estas condiciones, no permite su
funcionamiento, además, el canal de captación se azolva rápidamente y
su limpieza dura tres días como mínimo.
1.2.1. VIABILIDAD
La presente investigación se desarrolló en base a mediciones de calidad,
causas y efectos del problema, afectación en el abastecimiento del agua
potable a la ciudad de Portoviejo.
Es importante indicar que se contó con la colaboración de los técnicos de
la EPMAPAP Empresa Pública Municipal de agua potable y alcantarillado
de Portoviejo, además estuvo a la disposición el laboratorio de esta
empresa, así como se contó con el aporte de varios profesionales con
vasta experiencia y conocedores del tema.
En vista de la grave situación que vive la ciudad de Portoviejo, existieron
muchos criterios a favor de la solución de la problemática, la cual conllevó a
atacar el problema desde la planta de agua, en el proceso, agregando una
etapa que logre disminuir la turbidez a niveles aptos para su ingreso a la planta
de tratamiento.
6
La solución es viable basados en el problema que viven más de 270765
habitantes de la ciudad de Portoviejo Capital Provincia de Manabí, donde
las nuevas autoridades nacionales y locales, han mostrado mucho interés
en la solución al problema de muchos años, existiendo alternativas como:
1.- Implementación de acueducto desde La represa Salazar Barragán
hasta Cuatro Esquinas ubicada a 20 km agua arriba de la planta de
tratamiento.
2.- Implementación de una captación alternativa en el rio Portoviejo a
498mts de la planta de tratamiento aguas arriba, e instalación de Pre
sedimentadores, con una capacidad para tratar aguas con turbiedad de
hasta 10000 N.T. U.
3.- Construcción de un acueducto desde el canal Mancha Grande derivado de la
represa Poza Honda en condiciones óptimas de turbiedad 1-100 y calidad óptima.
4.- Construcción de un pre sedimentador que acondicione el agua cruda,
disminuyendo la turbiedad a niveles adecuados para su ingreso a los
sedimentadores.
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. OBJETIVO GENERAL
Evaluar la turbidez como indicador básico de la calidad de aguas
potabilizadas de fuentes superficiales y su efecto en el proceso de
potabilización del agua en la planta de tratamiento de agua potable
“Cuatro Esquinas”, Portoviejo.
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar la calidad del agua de las fuentes superficiales que abastecen a
la planta de tratamiento de agua potable Cuatro Esquinas mediante
parámetros indicadores de contaminación.
7
Determinar la gravedad del problema que provoca las constantes
paralizaciones del proceso de potabilización del agua en la planta de
tratamiento de agua potable “Cuatro Esquinas”, Portoviejo.
Proponer una solución para minimizar el grado de turbiedad existente en
el agua captada por la Planta de Potabilización “Cuatro Esquinas
Portoviejo”.
1.4. HIPÓTESIS
Se presume que la turbiedad existente captada por la Planta de
tratamiento de agua Potable “Cuatro Esquinas” de Portoviejo que sirve
para potabilizar el agua de la Ciudad, es la causa de los constantes
desabastecimientos de 270765 habitantes en la época invernal, que es
ocasionada por un gran arrastre de sedimentos.
Mediante los análisis químicos cualitativos y cuantitativos se determinó el
grado de turbiedad, así como también que ésta sea la posible causa de
las constantes paralizaciones de la potabilización de la planta de Cuatro
Esquinas en la época lluviosa.
1.5. VARIABLES
1.5.1. VARIABLE INDEPENDIENTE
Analizar la calidad de las aguas superficiales.
1.5.2. VARIABLE DEPENDIENTE
Medidas preventivas para mejorar la turbidez del agua cruda que ingresa
a la planta de tratamiento de Cuatro Esquinas.
1.5.3. VARIABLES INTERVINIENTES
Agua, vida, turbiedad, potabilización, estación invernal, Población.
8
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1. MARCO INSTITUCIONAL
2.1.1. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE “CUATRO
ESQUINAS”.- Diagrama de flujo – Caudal 1050 L/s.
La Planta de Tratamiento de Agua Potable “Cuatro Esquinas” pasó a ser
parte de la EMAPAP el 12 de marzo del 2004, esta unidad de tratamiento
consiste principalmente en un desbaste, aeración, coagulación y
floculación (en dos decantadores tipo PULSATOR), seguidos por filtración
en 6 filtros tipo AQUAZUR V de gran altura de agua. El agua tratada se
neutraliza luego al pH de equilibrio y se esteriliza antes de ser envidada al
depósito.
El agua cruda es captada del río Portoviejo y es conducida por un canal.
Gráfico 1. Diagrama de flujo actual de la Planta “Cuatro Esquinas”
Portoviejo.
Fuente: EPMAPAP Elaborado por: María Macías Vera .
CAPTACIÓN DE AGUA CRUDA
AIREACIÓN DE AGUA CRUDA
MEZCLA RAPIDA DECANTADORES
FILTROS
SIFONESDESINFECCIÓN
FINAL
ALMACENAMIENTO DE AGUA TRATADA
IMPULSIÓN DE AGUA TRATADA
9
Gráfico 2. Sistema de Abastecimiento de agua potable de Portoviejo
desde la Planta Cuatro Esquinas.
Fuente: EPMAPAP Elaborado por: María Macías Vera
2.2. MARCO CONCEPTUAL
2.2.1. EL AGUA
El agua, como fuente de riqueza y motor de desarrollo, ha constituido uno
de los pilares esenciales para el progreso del hombre. La organización y
gestión de los recursos hídricos, es el principal objetivo de la sociedad, se ha
realizado históricamente bajo directrices orientadas a satisfacer la demanda en
cantidades suficientes, bajo una perspectiva de política de oferta.
El aumento de la oferta de agua como estrategia para el impulso
económico, el mayor nivel de contaminación, irremediablemente asociado
a un mayor nivel de desarrollo, algunas características naturales como las
sequías prolongadas, inundaciones y en definitiva una sobreexplotación
10
de los recursos hídricos, han conducido a un deterioro importante de los
mismos.
Esto ha hecho necesario un cambio en los planteamientos sobre política de
aguas, que han tenido que evolucionar desde una simple satisfacción en
cantidad de las demandas, hacia una gestión que contempla la calidad del
recurso y la protección del mismo como garantía de un abastecimiento futuro y
de un desarrollo sostenible (Betmonth, 2001, pág. 12).
2.2.2. CALIDAD DEL AGUA
La calidad del agua se define en función de un conjunto de características
variables fisicoquímicas o microbiológicas, así como de sus valores de
aceptación o de rechazo. La calidad fisicoquímica del agua se basa en la
determinación de sustancias químicas específicas que pueden afectar a la
salud (OMS, 2006).
Mientras que la microbiológica se fundamenta en la determinación de
aquellos microorganismos que pueden afectar directamente al ser
humano o que, por su presencia puedan señalar la posible existencia de
otros, tal y como sucede con los coliformes fecales, Escherichia coli y
Salmonella (Rica, 2005).
“El consumo de agua se considera de calidad cuando es limpia y
saludable, es decir, cuando no hay bacterias perjudiciales ni
contaminantes capaces de afectar la salud de las personas”.
Aquellas aguas que los estándares establecidos cumplan con los
parámetros indicadores, serán apta para el propósito que se destina. El
líquido vital que se usa para la preparación de alimentos, higiene
personal, lavado de utensilios y otros menesteres domésticos es
considera para su uso (Web, 2015).
11
Los ríos y reservorios son llamadas aguas superficiales y las subterráneas a
las que se encuentran debajo de la tierra cuya fuente son los manantiales,
pozos.
Los índices de calidad sirven para medir los cambios percibidos en un
cierto cuerpo de agua que puede ser afectado por distintos tipos de
degradación física o contaminación (Web, 2015).
“Algún cambio especifico en la concentración de un parámetro indicador
es sospecha de algún fenómeno físico, químico o bacteriológico”.
2.2.3. INDICADOR DE CALIDAD DEL AGUA
Los factores que afectan la calidad de agua de un sistema hídrico, así es
frecuente que las condiciones de estos fluctúen, por eso es importante
realizar mediciones periódicas para evaluar las tendencias de calidad del
agua (RAMIREZ A, 2005).
“Una muestra puede indicar que el agua no es apta para el abastecimiento y
solo puede ser utilizada para recreación y para procesos de la biota acuática”
Tras la protección del agua de alimentación, las siguientes barreras contra
la contaminación del sistema de abastecimiento de agua de bebida son
las operaciones de tratamiento del agua, incluida su desinfección, y la
eliminación de contaminantes por medios físicos.
2.2.4. DETERMINACIÓN DE FACTORES DE PELIGRO
Frecuentemente en le época invernal, la elevada turbidez del agua de
alimentación puede saturar los procesos de tratamiento, permitiendo la
contaminación con patógenos entéricos del agua tratada y del sistema de
distribución. De forma similar, la filtración deficiente tras la limpieza por
lavado de labores (FERNANDEZ, 179).
Existen individuos, familias o individuos que presentan más posibilidades que
otros, de sufrir en un futuro enfermedades, accidentes, muertes prematuras.
12
Los siguientes son algunos de los factores de peligro y sucesos
peligrosos que pueden afectar al rendimiento del tratamiento del agua de
bebida:
Variaciones del caudal que superan los límites de diseño;
Operaciones de tratamiento inadecuadas o insuficientes, incluida la
desinfección; Recursos de reserva insuficientes (infraestructuras, personal).
Averías y funcionamiento deficiente de los sistemas de control de las
operaciones o escasa fiabilidad de los equipos;
Uso de sustancias y materiales para el tratamiento del agua no
autorizados o contaminados;
Errores de dosificación de sustancias químicas;
Mezclado insuficiente;
Averías de las alarmas o de los equipos de vigilancia.
Cortes de corriente
Contaminación accidental o deliberada;
Catástrofes naturales
2.2.5. MEDIDAS DE CONTROL
Algunas medidas de control son el tratamiento previo o pre tratamiento, la
coagulación, floculación o sedimentación, la filtración y la desinfección.
El tratamiento previo comprende operaciones como el uso de filtros, el
almacenamiento independiente de la corriente y la filtración de orilla. Las
opciones de tratamiento previo pueden ser compatibles con diversas
operaciones de tratamiento de diverso grado de complejidad, desde la
simple desinfección al procesado con membranas. El tratamiento previo
puede reducir o estabilizar la carga microbiana, de materia orgánica
natural y de partículas (L. MARCÓ, 2004).
13
Las operaciones de coagulación, floculación, sedimentación y filtración
retiran partículas del agua, incluidos los microorganismos.
Es importante optimizar y controlar las operaciones para lograr un
rendimiento constante y confiable. La coagulación química es la etapa
más importante para determinar la eficiencia de eliminación de partículas
de las operaciones de coagulación, floculación y clarificación Además,
afecta directamente a la eficiencia de eliminación de partículas de las
unidades de filtración en medio granular y afecta indirectamente a la
eficiencia de la desinfección. Aunque es improbable que la propia
coagulación introduzca ningún microbio peligroso nuevo al agua tratada, en
caso de avería o funcionamiento ineficiente podría aumentar la carga microbiana
introducida en el sistema de distribución de agua de bebida.
La aplicación de una concentración suficiente de desinfectante es un
componente fundamental de la mayoría de los sistemas de tratamiento
para lograr la reducción necesaria del riesgo microbiológico.
El tratamiento de desinfección utilizado con mayor frecuencia es la
cloración, aunque también existen otros tratamientos como la ozonación,
la exposición a radiación UV, la cloraminación y la aplicación de dióxido
de cloro.
2.2.6. IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DEL AGUA
Cada vez la disponibilidad de agua para consumo humano es menor,
debido al crecimiento poblacional, incrementos en consumo per cápita, la
contaminación de fuentes de agua y en general, al manejo inadecuado de las
cuencas hidrográficas.
Aunque la cantidad de agua es constante, la calidad de la misma va
disminuyendo rápidamente como consecuencia de la contaminación de
las fuentes de agua, lo cual generaría estrés hídrico a nivel general en la
mayoría de los países centroamericanos, siendo más notorio en las
ciudades capitales (RADULOVICH, 1997).
14
La magnitud del problema de la contaminación es tal, que en muchos
países es ya imposible solucionar el problema mediante dilución por
efecto del aumento de caudal y que a largo plazo se prevé un descenso
de los recursos alimentarios sostenibles (ONGLEY, 2007).
Con el aumento de la población va implícito la cantidad de desechos
generados, en el que los vertederos de basura son focos posibles de
contaminación, al arrastrar la lluvia en forma superficial o filtrándose a
través del suelo, ciertos elementos solubles que se incorporan a los
recursos de agua existentes y aun en mayor grado si entran directamente
en contacto con aguas superficiales o subterráneas (Anónimo, s.f.).
Las implicaciones de consumir agua contaminada son variadas; en el
contexto de salud pública, la OMS (1998) calcula que aproximadamente
un 80% de todas las enfermedades y más de una tercera parte de las
defunciones en los países en desarrollo tienen por causa el agua
contaminada, ya que alrededor del 70% del agua consumida directamente
por humanos en zonas rurales está altamente contaminada por heces
fecales (RADULOVICH R. , 1997).
2.2.7. PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA
Los parámetros a evaluar guardan relación con los contaminantes
potenciales, que pueden estar presentes en el agua superficial como son:
temperatura, pH, conductividad eléctrica, color, turbiedad, sólidos
disueltos totales, oxígeno disuelto, demanda bioquímica de oxígeno,
sodio, potasio, calcio, magnesio, hierro, cloruro, sulfato, fluoruro, fosfato,
nitrito, nitrato, nitrógeno amoniacal, bicarbonato, boro y sílice. (Eaton,
2005).
Las razones por las cuales se analiza cada uno de estos parámetros.
2.2.8. PARÁMETROS DE CALIDAD FÍSICA DEL AGUA
Los parámetros físicos permiten determinar cualitativamente el estado y tipo del agua.
15
2.2.8.1. Potencial de Hidrógeno
El pH es una medida del contenido de ion hidrogeno en medio acuoso.
Las aguas que poseen un valor de pH superior a siete son alcalinas, y si
es inferior son acidas. El agua de los ríos que no está afectada por la
contaminación presenta un pH entre 6,5 y 8,5 (EATON, 2005).
2.2.8.2. Color Verdadero
Existen dos tipos de color: el verdadero y aparente. El primero es el que se
debe a las sustancias disueltas una vez eliminada la turbiedad. El segundo es
el que resulta de las sustancias disueltas como por ejemplo las materias en
suspensión. Se miden en unidades de platino cobalto, basadas en 1 mg/L de
Pt. Pueden deberse a la presencia de materias orgánicas coloreadas o de
minerales como el hierro.
Los colores reales aparentes son aproximadamente idénticos en el agua
clara y en las aguas de turbidez muy débil (OMS, 1998).
2.2.8.3. Turbiedad
Es producida por materias suspendidas como arcilla o materia orgánica e
inorgánica finamente divididas, compuestos orgánicos solubles coloreados,
plancton y otros microorganismos La turbiedad es una medida de la cantidad
de materia en suspensión que interfiera con el paso de un haz de luz a través
del agua. Se expresa en unidades de nefelometrías de turbiedad NTU y se
mide en un turbídimetro (APHA, 1995).
2.2.8.4. Conductividad Eléctrica
Parámetro es un indicador de alguna filtración o descarga de aguas
geotérmicas en manantiales superficiales La conductividad es una medida
de la actividad eléctrica de los iones en una disolución.
La conductividad de las aguas geotérmicas es elevada superior a 10000
μS/cm, gráfico 2, en contraste con la de las nacientes que es baja entre
39 y 294 μS/cm (RAMIREZ A, 2005).
16
2.2.8.5. Sólidos disueltos totales
Es una medida de cantidad de sólidos después de ser evaporado la fase
acuosa a una temperatura superior a 100 °C. Se determinan por medio de
la gravimetría .En el agua para consumo humano, la mayoría de la
materia orgánica se encuentra en forma de sólidos disueltos y consiste en
sales y gases disueltos. Los iones predominantes son el bicarbonato, cloruro,
sulfato, nitrato, sodio, potasio, calcio y magnesio. Estas sustancias influyen
sobre otras características del agua, tales como el sabor, dureza y tendencia a
la incrustación Este parámetro es un indicador de alguna filtración o descarga
de aguas geotérmicas en manantiales superficiales (US, 1995).
2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL AGUA
La composición química de las aguas es variable y dependiente de su
origen (Gherardi et al. 2002).
2.3.1. PARÁMETROS DE CALIDAD QUÍMICA DEL AGUA
La calidad química está determinada por las sustancias de este tipo
presentes en el agua recolectada en un punto específico y en un
momento dado.
2.3.1.1. Oxígeno disuelto
Este parámetro es un indicador de la capacidad de un cuerpo de agua
para mantener la vida acuática
El oxígeno es un oxidante que se encuentra en la atmosfera y juega un
papel muy importante en las reacciones de oxidación-reducción acuosas,
así como también en la respiración microbiana. Un método analítico para
su determinación es el yodo métrico, se mide en porcentaje de saturación del
oxígeno disuelto a una determinada temperatura del agua y altura del sitio de
muestreo. La solubilidad del oxígeno depende de la presión atmosférica a una
temperatura dada. Así, en el verano cuando las temperaturas son altas, su
solubilidad es menor en comparación con el invierno.
17
2.3.1.2. Fosfatos
Los fosfatos están presentes en las aguas superficiales como resultado de la
meteorización y lixiviación de las rocas portadoras de fosforo procedentes de la
erosión del suelo, de aguas residuales, escorrentía agrícola y precipitación
atmosférica.
El fosforo inorgánico (orto fosfatos: fosfato trisó dico, disódico, monosódico y
diatónico; y polifosfatos: hexametafosfato y tripolifosfato de sodio, y pirofosfato
tetra sódico) pueden provenir de agua residual domestica como resultado de la
degradación metabólica de las proteínas y eliminación de los fosfatos presentes
en la orina. Los polifosfatos pueden estar presentes en algunos detergentes
sintéticos
2.3.1.3. Cloruros
Las fuentes comunes de cloruro son la halita, fuentes termales y
salmueras Las concentraciones elevadas de cloruro hacen que el agua
tenga un sabor desagradable, el cual depende de la composición química
del agua.
Si el catión predominante es el sodio, una concentración de cloruro de
250 mg/L puede tener un sabor salado detectable, pero si prevalecen el
calcio y magnesio, no se detecta (Hounslow, 1995).
2.3.1.4. Sulfatos
En la superficie, las fuentes de sulfato son los minerales pirita yeso y
anhidrita.
Los gases azufrados como el sulfuro de hidrogeno H2S y dióxido de
azufre SO2 son abundantes en la atmosfera y su origen natural es la
descomposición anaerobia de la materia orgánica, sedimentos y
combustibles fósiles y erupciones volcánicas. Los sulfatos llegan al medio
acuático mediante la oxidación del SO2 atmosférico o proveniente de
desechos industriales (B.C., 2005)
18
2.3.1.5. Hierro
El hierro es un elemento abundante y usualmente esta como férrico Fe3+
o en estado oxidado en la superficie El hierro férrico, producto de
oxidación de hierro ferroso da un color marrón rojizo desagradable al agua. En
concentraciones superiores a 3,0 mg/L, mancha la ropa lavada y las
instalaciones de fontanerías (Hounslow, 1995).
2.3.1.6. Coliformes Fecales
Las coliformes fecales se localizan naturalmente en el aparato digestivo
del hombre y de animales de sangre caliente; por lo tanto, se encuentran
en las heces de estos orígenes, pero también algunas pueden hallarse en
el ambiente. Las bacterias más frecuentes en las aguas contaminadas
son los coliformes fecales .Las enfermedades de transmisión hídrica son
causadas por bacterias, virus y parásitos (protozoarios y helmintos) que
se encuentran en las heces de los individuos infectados y de ahí son las
fuentes de contaminación del agua. Se controlan los niveles de coliformes
fecales debido a la correlación que existe entre estos y las bacterias
patógenas (M.C., 2003)
2.3.1.7. Nitratos
Son obtenidos a partir de aguas de desecho descargadas directamente y
de sistemas sépticos en mal funcionamiento. Estos muchas veces son
colocados junto a pozos de agua, pudiendo contaminar el agua
subterránea con nitratos.
Se han encontrado altos niveles de nitratos en aguas subterráneas debajo de
las tierras de cultivo, en las cuales el uso excesivo de fertilizantes pareciera
ser la causa, especialmente en áreas de alta irrigación con suelos arenosos
(Mitchell, 1991).
2.4. PARÁMETROS BIOLÓGICOS DEL AGUA
Todos los organismos que se encuentran en el agua son importantes en
el momento de establecer el control de la calidad de la misma sin
19
considerar si tienen su medio natural de vida en el agua o pertenecen a
poblaciones transitorias introducidas por el ser humano; si su crecimiento
lo propician los nutrientes presentes en el escurrimiento natural y en
aguas residuales municipales o lo frenan los venenos procedentes de la
actividad agrícola o industrial; y si tienen capacidad para intoxicar a las
personas y a los animales superiores.
Los parámetros biológicos en las aguas potables son de mucho interés.
La normativa recoge una serie de análisis microbiológicos según se
efectúe sobre las aguas un análisis mínimo, coliformes totales y fecales;
uno normal, los anteriores más estos, bacterias aerobias a 37ºC,
estreptococos fecales, clostridios sulfito-reductores; o completo, los
anteriores más aerobias a 22ºC, microoganismos parásitos y/o patógenos.
Los parámetros biológicos se usan como índices de calidad de aguas.
Hay muchos seres vivos que se emplean como indicadores de la calidad
de un agua. Así, según predominen unos organismos u otros, podremos
saber el estado de un agua. Además sabemos que, en el caso de un
vertido, el contaminante se diluye en el agua y, a veces, se hace difícil su
detección, pero el efecto causado al ecosistema perdura durante más
tiempo. Entre estos organismos podemos citar a macroinvertebrados o a
ciertas especies de algas, diatomeas.
En un estudio de calidad del agua se analizan los parámetros biológicos
del agua, entre los más importantes están:
Bacterias
Virus
Protozoos
Cianobacterias y diatomeas
Analíticas microbiológicas
20
2.5. TURBIDEZ DEL AGUA
Se conoce por turbidez a la medida en la que el líquido va perdiendo la
transparencia, ocasionada por partículas que se encuentra en la
suspensión tales como la arena fina.
2.5.1. CAUSAS
Existen algunos parámetros que intervienen en la turbidez del agua, entre
estos se destacan los principales.
Crecimiento de las algas.
Descarga de efluentes.
Escorrentía urbana.
Fitoplancton.
Sedimentos procedentes de la erosión.
Sedimentos suspendidos del fondo (frecuentemente revueltos por peces
que se alimentan por el fondo, como la carpa).
Análisis realizados por el equipo de trabajo de la Organización Mundial
para la Salud, la turbidez del agua para su consumo no debe de estar por
debajo de 1 NTU, superar por ningún motivo las 5 NTU.
2.5.2. CONSECUENCIAS
Todas las partículas suspendidas cumplen su función que es absorber el
calor de la luz del sol, provocando que las aguas turbias se vuelvan
calientes, y de este modo se reducirá la concentración del oxígeno en el
agua, ya que el oxígeno se disuelve mejor cuando el agua de encuentra a
temperatura fría, ya que ciertos organismos no pueden sobrevivir en agua
con temperatura caliente.
Las partículas en suspensión dispersan la luz, de esta forma decreciendo
la actividad fotosintética en plantas y algas, que contribuye a bajar la
concentración de oxígeno más aún.
21
Como consecuencia de la sedimentación de las partículas en el fondo, los
lagos poco profundos se colmatan más rápido, los huevos de peces y las
larvas de los insectos son cubiertas y sofocadas, las agallas se tupen o
dañan.
2.5.3. IMPACTOS DE LA TURBIDEZ
El impacto es que a nadie le agrada el aspecto del agua cuanta esta está
en condición sucia. Es por esto de suma importancia eliminar la turbidez
para lograr la desinsectación del agua y que pueda ser ingerida por el ser
humano. Esto añade costes extra para el tratamiento de las aguas
superficiales. También estas partículas suspendidas ayudan a la adhesión
de metales pesados y demás compuestos orgánicos tóxicos y pesticidas
(LAPEÑA, 1990).
2.5.4. MEDIDAS DE LA TURBIDEZ
La turbidez del agua se mide en Unidades Nefelometrías de turbidez
NTU, este instrumento se encarga de medir la intensidad de la luz cuando
los rayos pasan mediante la muestra obtenida del agua.
2.6. PROCESOS
2.6.1. LA COAGULACIÓN QUÍMICA
Puede definirse como un proceso unitario utilizado para eliminar la
turbiedad, mediante la unión o agregación del material suspendido no
sedimentable y partículas coloidales del agua; es el proceso por el cual se
reducen las fuerzas repelentes existentes entre partículas coloidales para
formar partículas mayores de buena sedimentación.
El proceso consiste en la adición de sustancias químicas al agua, su
distribución uniforme en ella y la formación de un floculo fácilmente
sedimentable.
22
La coagulación prepara el agua para la sedimentación, incrementa
grandemente la eficiencia de los sedimentadores y tiene como función
principal, agregar y unir las sustancias coloidales presentes en el agua. El
proceso remueve turbiedad, color, bacterias, algas y otros organismos
planctónicos, fosfatos y sustancias productoras de olores y sabores.
2.6.2. PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES Y DOSIFICACIÓN DE LOS
REACTIVOS EN PLANTA.
2.6.2.1. Policloruro de aluminio (coagulante)
Las dosis correctas de policloruro de aluminio y de polímero, se
determinan por el JAR-TEST.
Se realiza una primera prueba con policloruro de aluminio, con dosis
crecientes de producto, de modo a determinar la dosis óptima.
Por último, se realiza una tercera prueba con un Polímero de modo a
determinar la dosis óptima de floculante.
La preparación de disoluciones a escala de planta puede realizarse
manualmente.
2.6.2.2. Polielectrolitos o Polímeros (coadyuvantes)
Los poli electrólitos se pueden presentar como productos sólidos o
líquidos.
Los sólidos son suministrados en forma de polvo o perlas de color blanco,
y se fabrican dentro de una gama de granulometría controlada a fin de
proporcionar unas características de disolución óptimas.
La concentración de la solución para su aplicación al sistema varía según
el producto a utilizar. La viscosidad de la solución es un factor a tener en
cuenta. Para la distribución optima del producto a través del substrato a
tratar, debe evitarse la adición de soluciones excesivamente viscosas.
23
Las concentraciones recomendadas son 0.05%-0.1% para productos de
calidad sólida, 0.1%-0.2% para los productos líquidos en dispersión y
0.5%- 1.0% para los líquidos en solución.
2.6.2.3. Ensayo de laboratorio. Método “JAR - TEST”.
Para realizar los ensayos de laboratorio, se utiliza un dispositivo llamado
floculador provisto de cuatro a doce puntos de agitación, que permite agitar
simultáneamente, a una velocidad determinada, el líquido contenido en una
serie de vasos.
Es importante que durante el ensayo el agua tenga una temperatura próxima
a la que tendrá realmente durante su tratamiento en planta, además de medir
los valores de turbidez con el que se inicia la prueba de jarras.
El agua a clarificar se agita en los distintos vasos, y a continuación, se
adiciona el coagulante manteniendo una agitación entre 100 y 250 rpm
para que la mezcla sea rápida. Dicha agitación se mantiene durante 3
minutos. Posteriormente, se adiciona algún corrector de pH si hiciera falta.
A continuación se añade el polielectrolito, agitando rápidamente unos 0,5
y 2 minutos para que se reparta rápidamente e inmediatamente se reduce
la agitación a 30 rpm para conseguir la maduración y crecimiento flocular.
Esta última fase puede debe durar 17 minutos, pasada la cual se
desconecta el agitador. Los flóculos se van depositando, pudiendo variar
la duración de la sedimentación entre 5 y 30 minutos. Después se toma
agua clarificada de dichos vasos y se procede a determinar los distintos
parámetros que nos dan idea del grado de clarificación obtenido como
son: sólidos en suspensión, turbidez, etc. Adoptamos como jarra ideal
aquella que arroja valores de turbidez más bajos y niveles de pH óptimos.
Teniendo en cuenta que pueden tratarse a la vez varias muestras, se
puede comprobar las influencias causadas por los distintos tipos de
coagulantes y floculantes, por la duración e intensidad de la agitación, así
como la duración de la sedimentación de los flóculos formados.
(Departamento Ambiente EPMAPAP, 2013)
24
CAPÍTULO III
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. MATERIALES
3.1.1. LUGAR DE LA INVESTIGACIÓN
La Planta de Tratamiento de Agua Potable “Cuatro Esquinas” se
encuentra ubicada en el sector de las Cuatro Esquinas en la antigua Vía a
Santa Ana, conocida actualmente como la Vía a Pachinche del cantón
Portoviejo en la provincia de Manabí (Región Costa) de la República del
Ecuador (Sudamérica), a una altitud media de 50 msnm, la temperatura
media anual es de 25.
Gráfico 3. Ubicación de la Planta
Fuente: Google Earth.
Elaborado por: Macías Vera María
3.1.2. PERÍODO DE LA INVESTIGACIÓN
La recolección de las muestras se la realizó en 6 meses, de enero – junio
del año 2013 tomándose una muestra por semana. Las muestras
colectadas sirvieron para medir la turbiedad presente en el agua.
25
3.1.3. RECURSOS EMPLEADOS
Recursos humanos
- El Investigador
- El Tutor
- Ingeniero Químico
- Ayudantes en la toma de Muestras
- Personal de SENAGUA Y EPMAPAP
- Chofer
Recursos físicos
- Computador
- Impresora
- Hojas de papel bond
- Bolígrafos.
- Cámaras
- Reactivos Químicos.
- Equipos de laboratorio.
Recursos Institucionales
Se contó con el apoyo de instituciones como la EPMAPAP, a través del
departamento de agua potable.
Bibliográficos
- Revistas.
- Ensayos.
- Publicaciones.
- Información disponible en páginas electrónicas.
- Libros
Información propia de la EPMAPAP
26
3.1.4. UNIVERSO
Se definió la zona de muestreo, basado en las fuentes superficiales de
interés en los proceso de potabilización:
1. Captación de la Planta de tratamiento de agua potable “Cuatro
Esquinas” Portoviejo.
3.1.5. MUESTRA
Las muestras se colectaron en botellas plásticas de dos litros y
posteriormente fueron llevadas al Laboratorio de Agua Potable de la Empresa
Pública Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Portoviejo, para los
análisis correspondientes.
Se midió la turbiedad como parámetro indicador del deterioro de la calidad
del agua en cuanto a fuentes superficiales y en la caracterización del
agua que procesa la planta los siguientes: pH, turbidez, sólidos disueltos,
conductividad, nitratos, fosfatos, oxígeno disuelto y coliformes fecales.
3.2. MÉTODOS
La investigación se realizó en la Planta de Tratamiento de Agua Potable
“Cuatro Esquinas” de la ciudad de Portoviejo, para ello se empleó la
información obtenida a través de ensayos y análisis por el Laboratorio de
la misma institución durante los meses de enero a junio del 2013, los cuales
permitieron determinar el índice de contaminación y el efecto causado por la
turbiedad en el proceso de potabilización del agua. Dichos análisis de carácter
científico debido a la parte técnico experimental consistieron en la evaluación
sistemática de los siguientes parámetros:
27
3.2.1. ANÁLISIS DE LOS FACTORES QUE CONTRIBUYEN A LA
CONTAMINACIÓN FÍSICA, QUÍMICA Y BIOLÓGICA DE LAS AGUAS
SUPERFICIALES.
Para determinar el balance e influencia que tienen determinados
parámetros en la aparición de la turbidez en las fuentes de aguas
superficiales, se consideró la evaluación periódica de los análisis
realizados, los mismos que incluyeron los impactos y riesgos ambientales
citados en la bibliografía. Además se emplearon de igual manera
instrumentos gráficos como mapas, fotos, cuadros y gráficos para un
mayor análisis de los resultados.
Determinación de los resultados del monitoreo físico-químico y biológico
en el agua captada en el sistema de tratamiento de agua en la Planta
Potabilizadora Cuatro Esquinas de la ciudad de Portoviejo.
3.2.1.1. Análisis físicos (pH, turbidez, sólidos disueltos, oxígeno
disuelto y conductividad) y químicos (nitratos y fosfatos)
El aumento en la concentración de ciertos constituyentes del agua
llegaron a representar una variación considerable de la turbidez en
cualquier fuente de agua superficial, debido a ello solo consideramos
aquellos parámetros de mayor influencia en la aparición de la turbiedad.
3.2.1.2. Resumen del Método
En la evaluación física del agua se emplearon volúmenes de muestras de
agua no mayores a 500 ml, considerando como solución de limpieza del
instrumento de medida un agua bidestilada que se encuentre libre de
cargas contaminantes. El análisis fue desarrollado in situ disponiendo
para ello de un equipo de medición multiparámetro o individualizado con
sensores que permitan medir las diferentes concentraciones en tiempo
real.
Respecto de la evaluación química del agua, se emplearon volúmenes no
mayores a 25 ml de muestra por cada parámetro analizado más la adición
de un reactivo indicador, el mismo que es diferente para cada
28
determinación. El análisis fue desarrollado en el laboratorio de ensayos
utilizando espectrofotómetros y métodos de identificación por precipitación
o valoración titulométrica.
3.2.1.3. Equipos y materiales
Para el desarrollo de las presentes determinaciones, se hizo uso de los
siguientes equipos y materiales:
- Equipo multiparámetro Hq40d
- Turbidímetro 2100 AN
- Espectrofotómetro DR5000
- Vasos de precipitados de 500 ml
- Cubetas de vidrio cuadradas de 25 ml
- Cubetas de vidrio redondas de 25 ml
- Tijeras, guantes, mascarillas y gasa no estéril
3.2.1.4. Reactivos
- Nitraver 5
- Molibdate Vanadate
- Agua bidestilada
3.2.2. ANÁLISIS DE COLIFORMES FECALES
Las bacterias coliformes fecales forman parte del total del grupo coliforme.
Estas son definidas como bacilos gram-negativos, no esporulados que
fermentan la lactosa con producción de ácido y gas a 44.5 º C ± 0.2 º C
dentro de las 24 ± 2 horas. La mayor especie del grupo de coliforme fecal
es Escherichia coli.
3.2.2.1. Resumen del método
La determinación del número más probable (NMP) de bacterias coliformes
fecales se realizó a partir de los cultivos de todos los tubos positivos de
caldo lauril triptosa los cuales fueron inoculados en tubos conteniendo
medio E.C., incubados a 44.5 º C ± 0.2 º C durante 24 ± 2 horas. La
formación de gas en los tubos de Durham invertidos se considera
29
reacción positiva de coliforme fecal. La densidad del grupo coliforme fecal
es calculada por la tabla del NMP teniendo como base los tubos positivos
del medio E.C.
3.2.2.2. Aplicación
El método del NMP para coliforme fecal fue usado para evaluar la calidad
de aguas sin tratamiento, con fines recreacionales, aguas de
abastecimiento doméstico, en acuacultura y aguas utilizadas en irrigación.
Las ventajas de determinar coliforme fecal por temperatura elevada fue:
- La mayoría de las bacterias, cerca del 95 %, del intestino de animales
homeotermos crecen en temperaturas elevadas (30 – 47 º C).
- La supervivencia de las bacterias del grupo coliforme fecal es menor
en ambientes acuáticos que las del grupo coliforme.
- Los coliformes fecales no se multiplican generalmente fuera del
intestino de los animales homeotermos.
3.2.2.3. Equipos, material y medios de cultivo
Equipos y material
Los equipos y materiales son en la gran mayoría los mismos que para
coliforme total:
- Horno para esterilizar que alcance una temperatura mínima de 170
°C.
- Incubadora con termostato que evite variaciones mayores de ± 1,0 °C,
provista con termómetro calibrado.
- Termómetro de máximas y mínimas.
- Autoclave que alcance una temperatura mínima de 121 ± 1,0 °C y 15
libras de presión.
- Potenciómetro con una escala mínima de 0,1 unidades de pH a 25 °C.
30
- Pipetas bacteriológicas para distribuir 10 y 1 ml (o si es necesario de
11 y 2 ml), con tapón de algodón. Las pipetas pueden ser graduadas
en volúmenes iguales a una décima de su volumen total.
- Frascos de vidrio de 250 ml con tapón de rosca.
- Utensilios esterilizables para la obtención de muestras: cuchillos,
pinzas, tijeras, cucharas, espátulas, etc.
- Tubos de cultivo 20 x 200 mm y de 16 x 160 mm con tapones metálicos o de
rosca.
- Campanas de fermentación (tubos de Durham).
- Pipetas bacteriológicas graduadas de 10 y 1 ml.
- Gradillas.
- Asa de platino o nicromel de aproximadamente 3 mm de diâmetro.
Todo el material que tenga contacto con las muestras bajo estudio debe
esterilizarse mediante: Horno, durante 2 horas a 170 a 175 °C o 1 h a 180
°C o autoclave, durante 15 minutos como mínimo a 121 ± 1,0 °C y 15
libras de presión.
El material de vidrio puede sustituirse por material desechable que cumpla
con las especificaciones deseadas. No debe usarse material de vidrio
dañado por las esterilizaciones repetidas y éste debe ser químicamente
inerte.
Medios de cultivo y reactivos
Los reactivos utilizados deben ser G.A. (Grado analítico), cuando se
indique agua de dilución debe entenderse como agua destilada con pH
cercano a la neutralidad:
- Caldo lauril triptosa
31
- Medio E.C.
- Agua de dilución
3.2.2.4. Prueba presuntiva
Todas las operaciones fueron efectuadas con absoluta condiciones de
asepsia.
- Agitar vigorosamente la muestra por lo menos 20 veces para lograr
una distribución uniforme de los microorganismos.
- Dependiendo del origen de la muestra y el contenido bacteriano
esperado, preparar diluciones
- Para preparar las diluciones, con una pipeta estéril tomar una alícuota
de 1 ml de la muestra original y llevarlo a uno de los tubos conteniendo
9 ml de agua de dilución estéril, obteniendo de esta manera una
dilución de 10-1.
- Agitar el tubo de la dilución 10-1 y con otra pipeta estéril tomar una
alícuota de 1 ml y llevarlo a otro tubo con 9 ml de agua de dilución
estéril para obtener una dilución de 10-2.
- Proceder de la misma manera hasta obtener una dilución de 10-3 o
hasta donde sea necesario.
Gráfico 4. Dilución bacteriana
Fuente: STANDARD METHODS
Elaborado por: Macías Vera María
32
- Inocular asépticamente con 1 ml de muestra por quintuplicado, tubos
de fermentación conteniendo caldo lactosado o caldo lauril triptosa, a
partir de las últimas 3 diluciones y conservar todas las anteriores en
refrigeración por si se requiere su utilización posterior.
- Incubar todos los tubos a una temperatura de 35 °C durante 24-48
horas.
- Después de 24 horas de incubación efectuar una primera lectura para
observar si hay tubos positivos, es decir, con producción de ácido, si el
medio contiene un indicador de pH, turbidez y producción de gas en el
interior de la campana Durham.
- Al hacer esta verificación es importante asegurarse que la producción
de gas sea resultado de la fermentación de la lactosa, en cuyo caso se
observará turbidez en el medio de cultivo, y no confundir con burbujas de aire.
- Para evitar este tipo de confusiones es recomendable revisar las
campanas Durham antes de proceder a la inoculación y desechar
aquellos tubos cuyas campanas contengan burbujas de aire o de
alguna manera eliminar éstas y así poder utilizarlos.
- De los tubos que en la primera lectura den positivos, ya se pueden
hacer las pruebas confirmatorias para coliformes totales y coliformes
fecales.
3.2.2.5. Descripción de la Técnica del NÚMERO MÁS PROBABLE
(NMP).- Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater, 22th Ed.
- Se Seleccionaron tres series de tubos positivos de la prueba
presuntiva (caldo lauril sulfato tryptosa) siguiendo el mismo criterio de
selección que se usa para la prueba confirmativa de coliformes totales.
- Confirmar en caldo E.C., Medio par Escherichia coli, sembrar un
inóculo de cada tubo positivo de las tres series seleccionadas, en igual
número de tubos positivos de CLVBB.
- Incubar a 44.5 ± 0.2 º C durante 24 horas.
33
- Realizar la lectura. Considerar como positivos los tubos de
fermentación en los cuales se ha producido gas.
- Anotar el número de tubos confirmados como positivos.
- Leer en la tabla del NMP,
- Expresar los resultados en NMP / 100 ml. (Ver gráfico # 3)
Gráfico 5. Técnica del Número más probable
Fuente: STANDAR METHODS
Elaborado por: Macías Vera María
34
3.2.2.6. Determinación de los impactos ambientales basados en los
ensayos del Laboratorio y la norma técnica nacional.
Mediante la utilización de una matriz de impactos se identificó la
incidencia que tiene el proceso de potabilización del agua sobre el
ambiente y la afectación que genera la turbidez en dicho proceso.
Tabla 1. Matriz de Impactos Planta Cuatro Esquinas
MATRIZ DE IMPACTOS PLANTA "CUATRO ESQUINAS"
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 3 4 5
CA
PT
AC
IÓN
AIR
EA
CIÓ
N
ME
ZC
LA
CU
AR
TO
DE
BO
MB
AS
CU
AR
TO
PR
EP
AR
AC
IÓN
DE
QU
ÍMIC
OS
CU
AR
TO
DE
CL
OR
AC
IÓN
MA
NT
EN
IMIE
NT
O D
E R
EA
S V
ER
DE
S
Generación de humo y ruido - 1/1 - 5/1 - 1/1 - 5/5 - 1/1 - 1/1 - 1/1
Proliferación de polvo MP - 1/1 - 1/1
Emanación de olores - 1/1 - 1/1 - 1/1 - 1/1 - 5/5 - 1/1
Alteración de las propiedades
del suelo - 5/1
Erosión del suelo - 1/1
Cambio de las propiedades
físicas del agua + 1/1 + 1/1
Contaminación de aguas superf. - 1/1
AGUA
ABIOTICO
AIRE
SUELO
CO
MPONENTE
SUB C
OM
PONENTE
FACTOR A
MBIE
NTAL
FASE DE CONSTRUCCIÓN FASE DE OPERACIÓN
Fuente: EPMAPAP
Elaborado por: Macías Vera María
35
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
4.1.1. Resultados obtenidos en el monitoreo de los parámetros Físico
– Químico y Biológicos, en la Planta de tratamiento de agua potable
“Cuatro Esquinas” Portoviejo.
Concluida la toma de muestra y desarrollo de cada análisis, se obtuvo los
siguientes resultados:
Tabla 2. Agua cruda.- Captación Planta Cuatro Esquinas
PROCEDENCIA: Agua cruda.- Captación Planta Cuatro Esquinas
MES: ENERO - JUNIO 2013
PARÁMETROS UNIDAD
CRITERIOS DE
CALIDAD PARA LOS
USOS DE AGUAS
SUPERFICIALES
χ
CONDUCTIBIDAD µ/cm No fija límites 1025.939
OXIGENO DISUELTO (LDO) mg/L No menor a 6 7.813
pH ----- 6.0 - 8.5 7.419
TURBIEDAD NTU No fija límites 93.361
SÓLIDOS TOTALES DISUELTOS (STD) mg/L No fija límites 497.706
SÓLIDOS TOTALES SUSPENDIDOS (STS) mg/L No mayor a 30 27.648
TEMPERATURA º C °C inferior a la del aire 27.514
ALUMINIO (Al⁺³) mg/L 0.2 0.022
AMONIACO (NH3) mg/L No fija límites 0.713
COBRE (Cu⁺²) mg/L 1.00 0.424
CROMO (Cr⁺⁶) mg/L 0.05 0.209
HIERRO (Fe⁺³) mg/L 1.00 1.274
FOSFORO (PO4) mg/L No fija límites 4.974
NITRATOS (NO³) mg/L 10.00 3.926
NITRITOS (NO²) mg/L 1.00 0.112
SULFATO (SO4) mg/L 400.00 252.541
SULFURO DE HIDROGENO (SH2) mg/L 0.08 0.338
COLIFORMES FECALES Nmp/100 ml 200 >1600
Fuente: Laboratorio “Cuatro Esquinas” Portoviejo
Elaborado por: Macías Vera María .
36
LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS Y DESECHOS LÍQUIDOS
INDUSTRIALES
DR. JOHN FARFÁN UBILLÚS
Químico – Master en Tecnología del Agua. Especializado en la U.
Politécnica de Cataluña-España, Análisis y Tratamiento de Aguas de:
industrias, potable, residuales, camaroneras, riego, piscinas, recreativas,
etc. Asesoría y Consultoría
Teléfonos: 05-2696-193 Celular: 0986856881
Email: [email protected]
MANABÍ - ECUADOR
Tabla 3. Fuente agua cruda Planta “Cuatro Esquinas” Portoviejo.
MES: ENERO A JUNIO DE 2013.
PARÁMETROS UNIDAD
CRITERIOS DE
CALIDAD PARA LOS
USOS DE AGUAS
SUPERFICIALES
χ
CONDUCTIVIDAD µS/cm No fija límites 1031,833
OXIGENO DISUELTO (LDO) mg/L No menor a 6 7,640
pH ----- 6.0 - 8.5 7,402
TURBIEDAD NTU No fija límites 137,117
SÓLIDOS TOTALES
DISUELTOS (STD) mg/L No fija límites 555,833
SÓLIDOS TOTALES
SUSPENDIDOS (STS) mg/L No mayor a 30 29,167
ALUMINIO (Al⁺³) mg/L 0.2 0,015
COBRE (Cu⁺²) mg/L 1.00 0,315
CROMO (Cr⁺⁶) mg/L 0.05 0,183
HIERRO (Fe⁺³) mg/L 1.00 1,667
FOSFORO (PO4) mg/L No fija límites 4,550
NITRATOS (NO³) mg/L 10.00 2,983
NITRITOS (NO²) mg/L 1.00 0,083
SULFATO (SO4) mg/L 400.00 230,333
COLIFORMES FECALES Nmp/100 ml 200 1266,667
Fuente: Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
37
Tabla 4. Comparativa de la calidad de agua cruda
PARÁMETROS UNIDAD CUATRO ESQUINAS PARTICULAR
CONDUCTIVIDAD µS/cm 1025.939 1031,833
OXIGENO DISUELTO
(LDO) mg/L 7.813 7,640
pH ----- 7.419 7,402
TURBIEDAD NTU 93.361 137,117
SÓLIDOS TOTALES
DISUELTOS (STD) mg/L 497.706 555,833
SÓLIDOS TOTALES
SUSPENDIDOS (STS) mg/L 27.648 29,167
ALUMINIO (Al⁺³) mg/L 0.022 0,015
COBRE (Cu⁺²) mg/L 0.424 0,315
CROMO (Cr⁺⁶) mg/L 0.209 0,183
HIERRO (Fe⁺³) mg/L 1.274 1,667
FOSFORO (PO4) mg/L 4.974 4,550
NITRATOS (NO³) mg/L 3.926 2,983
NITRITOS (NO²) mg/L 0.112 0,083
SULFATO (SO4) mg/L 252.541 230,333
COLIFORMES FECALES Nmp/100 ml >1600 1266,667
Fuente: Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Gráfico 6. Curva comparativa de la calidad del agua cruda
Fuente: Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
0200.000400.000600.000800.000
1.000.0001.200.0001.400.0001.600.0001.800.000
CUATRO ESQUINAS
PARTICULAR
38
Diagnóstico:
- Considerando los parámetros físicos, de conductividad, pH, turbiedad, se
encuentran dentro de los límites normales para aguas susceptibles de
potabilización.
- De acuerdo a la conductividad eléctrica, en ambos análisis, esta agua es de
calidad media, susceptible de potabilización mediante procesos
convencionales con una línea de tratamiento que incluya clarificación,
filtración y desinfección.
- En referencia a los minerales y metales analizados, de igual manera
están dentro de los valores normales.
- En la calidad bacteriológica, los resultados en ambos casos nos muestran
que esta agua contiene cantidades importantes de microbios de origen
fecal, lo cual es fácil imaginar que son adicionados por las comunidades
cercanas al canal.
Tabla 5. Características del agua tratada.
Procedencia: Agua tratada.- Salida del tanque de almacenamiento, Planta Cuatro
Esquinas.
Mes: ENERO - JUNIO 2013
PARÁMETROS UNIDAD LIMITES MÁXIMOS
PERMISIBLES (*) Χ
CONDUCTIBIDAD µ/cm No fija límites 889.559
OXIGENO DISUELTO (LDO) mg/L No menor a 6 8.326
pH ----- 6.5 - 8.5 7.581
TURBIEDAD NTU 5 0.928
SÓLIDOS TOTALES DISUELTOS (STD) mg/L No fija límites 418.967
SÓLIDOS TOTALES SUSPENDIDOS (STS) mg/L 0.1 0.151
TEMPERATURA º C 9.0 - 15.0 26.487
ALUMINIO (Al⁺³) mg/L 0.25 0.010
AMONIACO (NH3) mg/L 0 0.000
COBRE (Cu⁺²) mg/L 1 0.038
CROMO (Cr⁺⁶) mg/L 0.5 0.135
HIERRO (Fe⁺³) mg/L 1 0.167
FOSFORO (PO4) mg/L No fija límites 0.126
NITRATOS (NO³) mg/L 10 0.074
NITRITOS (NO²) mg/L 0 0.000
SULFATO (SO4) mg/L 200 249.841
SULFURO DE HIDROGENO (SH2) mg/L 0 0.000
COLIFORMES FECALES Nmp/100 ml menor a 2 0
Fuente: Laboratorio “Cuatro Esquinas” EPMAPAP
Elaborado por: Macías Vera María
39
LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS Y DESECHOS LÍQUIDOS
INDUSTRIALES
DR. JOHN FARFÁN UBILLÚS
Químico – Master en Tecnología del Agua. Especializado en la U.
Politécnica de Cataluña-España, Análisis y Tratamiento de Aguas de:
industrias, potable, residuales, camaroneras, riego, piscinas,
recreativas, etc. Asesoría y Consultoría
Teléfonos: 05-2696-193 Celular: 0986856881
Email: [email protected]
MANABÍ - ECUADOR
MES: ENERO A JUNIO DE 2013
Tabla 6. Fuente agua tratada Planta “Cuatro Esquinas” Portoviejo
PARÁMETROS UNIDAD
CRITERIOS DE CALIDAD
PARA LOS USOS DE
AGUAS SUPERFICIALES
χ
CONDUCTIVIDAD µS/cm No fija límites 1018,333
OXIGENO DISUELTO (LDO) mg/L No menor a 6 7,995
pH ----- 6.0 - 8.5 7,290
TURBIEDAD NTU No fija límites 2,127
SÓLIDOS TOTALES
DISUELTOS (STD) mg/L No fija límites 522,333
SÓLIDOS TOTALES
SUSPENDIDOS (STS) mg/L No mayor a 30 0,868
ALUMINIO (Al⁺³) mg/L 0.2 0,050
COBRE (Cu⁺²) mg/L 1.00 0,192
CROMO (Cr⁺⁶) mg/L 0.05 0,080
HIERRO (Fe⁺³) mg/L 1.00 0,400
FOSFORO (PO4) mg/L No fija límites 1,400
NITRATOS (NO³) mg/L 10.00 0,983
NITRITOS (NO²) mg/L 1.00 0,020
SULFATO (SO4) mg/L 400.00 207,167
COLIFORMES FECALES Nmp/100 ml 200 0
Fuente: Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
40
Tabla 7. Tabla comparativa de la calidad de agua tratada
PARÁMETROS UNIDAD CUATRO
ESQUINAS PARTICULAR
CONDUCTIVIDAD µS/cm 889.559 1018,333
OXIGENO DISUELTO (LDO) mg/L 8.326 7,995
pH ----- 7.581 7,290
TURBIEDAD NTU 0.928 2,127
SÓLIDOS TOTALES
DISUELTOS (STD) mg/L 418.967 522,333
SÓLIDOS TOTALES
SUSPENDIDOS (STS) mg/L 0.151 0,868
ALUMINIO (Al⁺³) mg/L 0.010 0,050
COBRE (Cu⁺²) mg/L 0.038 0,192
CROMO (Cr⁺⁶) mg/L 0.135 0,080
HIERRO (Fe⁺³) mg/L 0.167 0,400
FOSFORO (PO4) mg/L 0.126 1,400
NITRATOS (NO³) mg/L 0.074 0,983
NITRITOS (NO²) mg/L 0.000 0,020
SULFATO (SO4) mg/L 249.841 207,167
COLIFORMES FECALES Nmp/100 ml 0 0
Fuente: Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Gráfico 7. Curva comparativa de la calidad de agua tratada
Fuente: EPMAPAP Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
0
200.000
400.000
600.000
800.000
1.000.000
1.200.000
CUATRO ESQUINAS
PARTICULAR
41
Diagnóstico:
- Todos los parámetros físicos, químicos y biológicos, tienen valores
normales, que se enmarcan dentro de las normas NTE INEN 11 08
- De acuerdo a la conductividad eléctrica, esta agua es de calidad
adecuada, apta para el consumo humano
PARÁMETROS FÍSICOS
Gráfico 8. Conductividad (Us/cm)
Fuente: EPMAPAP / Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Análisis e interpretación de resultados
La conductividad es empleada como un indicador de calidad en la
caracterización de los cuerpos de agua, además su concentración
identifica la cantidad de sales y minerales presentes en el agua. A pesar
de que la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 1 108 (Cuarta revisión:
Enero 2014) dispuesta en cumplimiento para las aguas que se pretendan
para consumo humano y las disposiciones contempladas en la Norma
Técnica Ambiental Obligatoria, Ley de Gestión Ambiental. Criterios
admisibles para aguas de consumo humano no fija límites mínimos o
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
AGUA CRUDA JHON F.
AGUA CRUDA EPMAPAP
AGUA TRATADA EPMAPAP
AGUA TRATADA JHON F
42
máximos permisibles, el presente estudio comprendido desde enero –
junio del 2013 determinó que el agua tratada en la Planta de Tratamiento
de Agua Potable Cuatro Esquinas presentan cantidades de sustancias
minerales menores a las de ingreso en la captación, identificando con ello
una remoción al final del tratamiento del 13,29% tal y como se muestra en
la figura correspondiente a este parámetro.
Gráfico 9. Oxígeno Disuelto (mg/L)
Fuente: EPMAPAP / Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Análisis e interpretación de resultados
El oxígeno es uno de los elementos indispensable para cualquier forma
de vida. La presencia de niveles óptimos de oxígeno en el agua evidencia
el buen proceso de autodepuración que tienen las aguas superficiales. La
Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 1 108 (Cuarta revisión: Enero
2014) dispuesta en cumplimiento para las aguas que se pretendan para
consumo humano y las disposiciones contempladas en la Norma Técnica
Ambiental Obligatoria, Ley de Gestión Ambiental, Criterios admisibles
para aguas de consumo humano fija el límite mínimos permisible de 6
mg/L para aguas de consumo humano, el presente estudio comprendido
desde enero – junio del 2013 determinó que el agua tratada en la Planta
de Tratamiento de Agua Potable Cuatro Esquinas presentan una
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO
AGUA CRUDA JHON F.
AGUA CRUDA EPMAPAP
AGUA TRATADAEPMAPAP
43
concentración de este parámetro situada en 8,32 mg/L, niveles
adecuados de acuerdo a la normativa vigente. Dichos niveles demuestran
la importancia que tiene la etapa de aireación en el proceso de
tratamiento, ya que restituye el oxígeno perdido en el agua y devuelve al
ambiente los gases disueltos en ella, además de oxidar gran cantidad de
materia orgánica.
Gráfico 10. pH
Fuente: EPMAPAP / Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Análisis e interpretación de resultados
El pH permite conocer el nivel de acidez o basicidad presentes en todo
tipo de aguas. La Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 1 108 (Cuarta
revisión: Enero 2014) dispuesta en cumplimiento para las aguas que se
pretendan para consumo humano y las disposiciones contempladas en la
Norma Técnica Ambiental Obligatoria, Ley de Gestión Ambiental, Criterios
admisibles para aguas de consumo humano fija los límites mínimos y
máximos permisibles de 6.5 – 8.5 para aguas de consumo humano; el
presente estudio comprendido desde enero – junio del 2013 determinó
que el agua tratada en la Planta de Tratamiento de Agua Potable Cuatro
Esquinas presentan una concentración de este parámetro situada en
6,5
6,7
6,9
7,1
7,3
7,5
7,7
7,9
8,1
ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO
AGUA CRUDA JHON F.
AGUA CRUDA EPMAPAP
AGUA TRATADA EPMAPAP
AGUA TRATADA JHON F
44
7.58, niveles adecuados de acuerdo a la normativa vigente. Dichos
niveles demuestran la cercanía a un pH neutro situado en 7 lo que explica
que los productos empleados en el tratamiento del agua no afectan a este
parámetro, evitando con ello el uso de correctores de pH como la cal.
Gráfico 11. Turbidez (NTU)
Fuente: EPMAPAP/ Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Análisis e interpretación de resultados
La turbiedad del agua es uno de los principales indicadores de presencia
de contaminantes en el agua de consumo y en general de todo tipo de
aguas. En ella pueden coexistir compuestos adicionados y bacterias de
tipo patógeno. La Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 1 108 (Cuarta
revisión: Enero 2014) dispuesta en cumplimiento para las aguas que se
pretendan para consumo humano y las disposiciones contempladas en la
Norma Técnica Ambiental Obligatoria, Ley de Gestión Ambiental, Criterios
admisibles para aguas de consumo humano fija el límite máximo
permisible de 5 NTU para aguas de consumo humano; el presente estudio
comprendido desde enero – junio del 2013 determinó que el agua tratada
en la Planta de Tratamiento de Agua Potable Cuatro Esquinas presentan
una concentración de este parámetro situada en 0.928 NTU. Esta
concentración demuestra la eficiencia del tratamiento de la Planta
6,5
56,5
106,5
156,5
206,5
256,5
306,5
356,5
AGUA TRATADAEPMAPAP
AGUA TRATADA JHON F
AGUA CRUDA JHON F.
AGUA CRUDA EPMAPAP
45
Potabilizadora Cuatro Esquinas en cada una de sus etapas,
principalmente en la coagulación química y filtración que es donde se
retira el material causante de la turbidez, logrando una remoción del 99.01
% al final del tratamiento.
Gráfico 12. Sólidos Totales Disueltos (mg/L)
Fuente: EPMAPAP/ Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Análisis e interpretación de resultados
La presencia de sólidos disueltos en el agua al igual que la conductividad
eléctrica son un indicador de calidad del agua, estos identifican de igual
manera la presencia de sales y minerales disueltos en el agua, los
mismos que son capaces de generar turbiedad. La Norma Técnica
Ecuatoriana NTE INEN 1 108 (Cuarta revisión: Enero 2014) dispuesta en
cumplimiento para las aguas que se pretendan para consumo humano y
las disposiciones contempladas en la Norma Técnica Ambiental
Obligatoria, Ley de Gestión Ambiental, Criterios admisibles para aguas de
consumo humano no fija el límite máximo y mínimo permisible en aguas
de consumo humano; el presente estudio comprendido desde enero –
junio del 2013 determinó que agua tratada en la Planta de Tratamiento de
Agua Potable Cuatro Esquinas presentan una concentración de 418.967
mg/L, la misma que después de la coagulación química y filtración se
logró una remoción del 15.82 % al final del tratamiento.
400
450
500
550
600
650
700
ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO
AGUA TRATADA JHON F
AGUA CRUDA JHON F.
AGUA CRUDA EPMAPAP
46
PARÁMETROS QUÍMICOS
Gráfico 13. Fosfatos (mg/L)
Fuente: EPMAPAP/ Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Análisis e interpretación de resultados
Los fosfatos presentes en las aguas superficiales corresponden a la
adición a esta de compuestos que los contienen como agroquímicos,
detergentes y otros que aportan grandes niveles de fósforo al agua. La
Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 1 108 (Cuarta revisión: Enero
2014) dispuesta en cumplimiento para las aguas que se pretendan para
consumo humano y las disposiciones contempladas en la Norma Técnica
Ambiental Obligatoria, Ley de Gestión Ambiental, Criterios admisibles
para aguas de consumo humano no fija el límite máximo y mínimo
permisible en aguas de consumo humano; el presente estudio
comprendido desde enero – junio del 2013 determinó que el agua tratada
en la Planta de Tratamiento de Agua Potable Cuatro Esquinas presentan
una concentración de 0.126 mg/L, la misma que después de la
coagulación química y filtración se logró una remoción del 97.47 % al final
del tratamiento.
1,400
4,550
4,974
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
X (ENERO - JULIO)
AGUA TRATADA JHON F
AGUA CRUDA JHON F.
AGUA CRUDA EPMAPAP
AGUA TRATADA
47
Gráfico 14. Nitratos (mg/L)
Fuente: EPMAPAP/ Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Análisis e interpretación de resultados
Los nitratos presentes en las aguas superficiales corresponden a la
adición a esta de compuestos que los contienen como agroquímicos,
descomposición de materia orgánica y otros que aportan grandes niveles
de nitrógeno al agua y que pueden ocasionar la proliferación de plantas
acuáticas en cualquier tipo de agua. La Norma Técnica Ecuatoriana NTE
INEN 1 108 (Cuarta revisión: Enero 2014) dispuesta en cumplimiento para
las aguas que se pretendan para consumo humano y las disposiciones
contempladas en la Norma Técnica Ambiental Obligatoria, Ley de Gestión
Ambiental, Criterios admisibles para aguas de consumo humano fija el
límite máximo permisible en aguas de consumo humano de 10 mg/L; el
presente estudio comprendido desde enero – junio del 2013 determinó
que el agua tratada en la Planta de Tratamiento de Agua Potable Cuatro
Esquinas presentan una concentración de 0.074 mg/L, la misma que
después de la coagulación química y filtración se logró una remoción del
98.18 % al final del tratamiento, situación sostenida de manera visual ya
que no se aprecia en todo el sistema el crecimiento o aparición de plantas
acuáticas.
0,983
2,983
3,926
0,074
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
X (ENERO - JULIO)
AGUA TRATADA JHON F
AGUA CRUDA JHON F.
AGUA CRUDA
AGUA TRATADA
48
PARÁMETROS BACTERIOLÓGICOS
Gráfico 15. Coliformes Fecales (NMP).
Fuente: EPMAPAP/ Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Análisis e interpretación de resultados
La mayor parte de enfermedades de transmisión hídrica se dan vía oral,
en esta forma incluimos la contaminación oral-fecal responsable de un sin
número de enfermedades en el ser humano. La Norma Técnica Ecuatoriana
NTE INEN 1 108 (Cuarta revisión: Enero 2014) dispuesta en cumplimiento
para las aguas que se pretendan para consumo humano y las disposiciones
contempladas en la Norma Técnica Ambiental Obligatoria, Ley de Gestión
Ambiental, Criterios admisibles para aguas de consumo humano fija el límite
máximo permisible en aguas de consumo humano en menor a 2 NMP; el
presente estudio comprendido desde enero – junio del 2013 determinó que el
agua tratada en la Planta de Tratamiento de Agua Potable Cuatro Esquinas
presentan una concentración MAYOR A 1600 NMP, la misma que después de
la aireación, pre desinfección, mezcla, coagulación química, filtración y
desinfección final se logró una remoción del 100 % al final del tratamiento,
permitiendo obtener un agua libre de agentes microbianos de origen fecal.
4.1.2. Resultados obtenidos en el monitoreo de los parámetros físico
– químico y biológicos, en la Planta de Tratamiento de agua Potable
“Cuatro Esquinas” Portoviejo.
Concluida la toma de muestra y desarrollo de cada análisis, se obtuvo los
siguientes resultados:
1267 1600
0
20000
X (ENERO - JULIO)
AGUA TRATADA EPMAPAP
AGUA TRATADA JHON F
AGUA CRUDA JHON F.
AGUA CRUDA EPMAPAP
49
Tabla 8. Resultados del monitoreo del agua cruda.
Fuente: EPMAPAP
Elaborado por: Macías Vera María
Tabla 9. Resultados de laboratorio
Fuente: Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
50
Tabla 10. Resultados del monitoreo del agua tratada.
Fuente: EPMAPAP
Elaborado por: Macías Vera María
Tabla 11. Resultados de laboratorio
Fuente: Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
51
Tabla 12. Resultados de remoción de contaminantes
Fuente: EPMAPAP
Elaborado por: Macías Vera María
52
Tabla 13. Monitoreo de la Turbiedad en el canal de captación
LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUAS Y DESECHOS LÍQUIDOS
INDUSTRIALES
DR. JOHN FARFÁN UBILLÚS
Químico – Master en Tecnología del Agua. Especializado en la U.
Politécnica de Cataluña-España, Análisis y Tratamiento de Aguas de:
industrias, potable, residuales, camaroneras, riego, piscinas,
recreativas, etc. Asesoría y Consultoría
TELÉFONOS: 05-2696-193 Celular: 0986856881
Email: [email protected]
MANABÍ - ECUADOR
MONITOREO DE LA TURBIEDAD EN EL CANAL DE CAPTACIÓN EN
LOS PUNTOS:
1. Captación de Planta Cuatro Esquinas
2. Compuerta Sitio El Cady
3. Inicio del canal en Represa Salazar Barragán
MES: ENERO A JUNIO DE 2013
FUENTE ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO
CUATRO ESQUINAS 234,12 321,34 154,16 76,4 43,2 17,3
SITIO EL CADY 285,6 198 174,2 91,5 51,7 20,3
SALAZAR
BARRAGAN 290 234,7 210,5 87,4 62,3 18,9
Fuente: Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
53
Gráfico 16. Turbidez tomadas en 3 puntos
1. Captación de Planta Cuatro Esquinas
2. Compuerta Sitio El Cady
3. Inicio del canal en Represa Salazar Barragán
Fuente: EPMAPAP/ Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Análisis e interpretación de resultados
De los resultados que se obtuvieron en laboratorio, se pudo observar que
por lo general la turbiedad ingresa al canal con su valor pico, luego a
mitad del recorrido el valor ha disminuido, lo cual se produce obviamente
por la disminución de la velocidad, la misma que permite la sedimentación
de las partículas más pesadas, igual comportamiento sigue manteniendo
hasta llegar a la captación de la planta de Cuatro Esquinas. También se
observó un fenómeno en el mes de febrero, esto es causado por la
introducción de aguas ajenas al canal antes de llegar a la planta, donde la
turbiedad aumenta considerablemente, este fenómeno lo provoco la
quebrada de Maconta, el cual en los momentos de altas lluvias, sale de su
cauce e inunda el sector, desembocando en el canal de captación.
0
50
100
150
200
250
300
350
ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO
CUATRO ESQUINAS
EL CADY
SALAZAR BARRAGAN
54
4.2. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
A través de los ensayos realizados al agua proveniente de la Presa
Derivadora Salazár Barragán, la misma que es captada en la Planta de
Tratamiento de Agua Potable “Cuatro esquinas” para su posterior
potabilización, se pudo establecer el nivel de afectación que ocasiono la
presencia de altos niveles de turbiedad en invierno en esta fuente de agua
superficial, así como también se logró determinar la calidad del agua
potable luego del proceso de potabilización.
Cuando nos referimos a turbiedad, relacionamos con ello a todo lo que
genera opalescencia en un líquido; pero es necesario aclarar que detrás
de este término existen otros componentes que aportan a la turbidez y
cuya simple presencia y aumento en las concentraciones sugeridas
pueden ocasionar trastornos en el proceso de tratamiento de estas aguas,
obteniendo así un agua de dudosa calidad que además incumple la
Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 1 108 (Cuarta revisión: Enero
2014) dispuesta en cumplimiento para las aguas para consumo humano y
las disposiciones contempladas en la Norma Técnica Ambiental
Obligatoria, Ley de Gestión Ambiental, Criterios admisibles para aguas de
consumo humano. Debido a esta problemática fueron considerados como
objeto de estudio aquellos elementos de mayor influencia, siendo estos de
carácter físico: conductividad, oxígeno disuelto, pH, Solidos totales
disueltos y turbiedad; de carácter químico: fosfatos y nitratos y los de
carácter biológico: las coliformes fecales.
De acuerdo a los registros diarios del Laboratorio de Agua Potable de la
Empresa Pública Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de
Portoviejo, EPMAPAP (enero – junio del 2013), y a los del Dr. Farfán
como profesional independiente, en lo que refiere a determinación de
características físico, químicas y biológicas del agua cruda y tratada que
se procesa en la Planta Cuatro Esquinas, el agua cruda presenta
variaciones en los niveles de turbiedad que transgreden los criterios de
calidad admisibles contemplados en la Ley de Gestión Ambiental durante
los meses de enero, febrero y marzo; esto se debió a la presencia de la
55
estación invernal que aportó con precipitaciones, escorrentías y adición
de aguas de quebradas al canal de riego afectando drásticamente los
niveles de turbidez, mientras que el agua tratada una vez culminado el
proceso de tratamiento mantiene niveles óptimos de calidad, los cuales se
encuentran considerados en las leyes antes mencionadas.
Los resultados obtenidos permitieron identificar también que debido al
aumento de turbiedad en el agua cruda en los meses de enero, febrero y
marzo ocasionaron molestias en el tratamiento de potabilización, al punto
de paralizar las actividades en la planta de tratamiento por espacio de
hasta 78 horas, lo que se vio reflejado en la inconformidad de la
población, causando problemas de salud, socioeconómicos, etc. Y en
algunos casos, un aumento sustancial de los sólidos totales suspendidos
en el agua tratada, encontrándose estos transgrediendo la norma y originando
incomodidad en el consumidor al notarse partículas suspendidas o material
extraño en el agua de bebida.
Fotos del diario de Turbidez
4.3. COMPROBACIÓN DE LA HIPÓTESIS
Mediante el estudio sistemático y dinámico que se realizó al agua que se
procesa en la Planta de tratamiento de Agua Potable “Cuatro Esquinas” de la
ciudad de Portoviejo y a la influencia que la turbidez es capaz de generar en los
procesos de tratamiento, al punto de provocar la paralización de las actividades
de la planta por los exagerados valores encontrados en la época invernal, al
igual que los disturbios es capaz de causar en las fuentes de aguas
superficiales, se logró establecer la relación porcentual en la tratabilidad del
agua así como también se han dado a conocer medidas preventivas y
correctivas que permitan superar estos inconvenientes.
Además se propuso alternativas viables que a mediano plazo podrán ayudar a
reducir los efectos de la turbidez en los sistemas de potabilización del agua,
solucionando el problema de muchos años sobre el desabastecimiento por los
elevados valores de turbidez en el agua cruda, comprobando con ello la
veracidad de la hipótesis planteada al inicio de esta investigación. .
.
56
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
- La turbiedad es considerada como un indicador de contaminación, la
misma que genera un gravísimo problema a 270765 habitantes de la
capital de la provincia de Manabí.
- Se analizó la calidad del agua de las fuentes superficiales que
abastecen a la planta de tratamiento de agua potable “Cuatro
Esquinas” y los parámetros indicadores de contaminación tenían un
rango elevado.
- Se determinó las causas principales que provoca el deterioro de la calidad
del agua que presenta la planta de tratamiento de agua potable “Cuatro
Esquinas” Portoviejo, estas son la insalubridad, , desabastecimiento,
problemas socio-económicos, y como punto de partida al problema, la
pérdida de ciertas características comunes en cuanto a su aspecto en
general.
- La alternativa de solución para minimizar el grado de turbiedad
existente en el agua captada por la Planta de Potabilización “Cuatro
Esquinas Portoviejo”, es la construcción de un pre sedimentador.
5.2. RECOMENDACIONES
- Plantear a la Empresa Pública Municipal de Agua Potable y
Alcantarillado de Portoviejo, EPMAPAP considere la instalación de
estaciones de control de la turbiedad en el Canal, de tal forma que
puedan detectar el problema, dando tiempo para tomar las acciones y
mediadas para enfrentar el problema. .
57
- Es necesario identificar las quebradas, esteros, etc., que realizan
inserciones de agua en las crecientes hacia el canal y tomar las
acciones preventivas que eviten que esta sea la causa del aumento
excesivo de la turbiedad.
- Se sugiere, se realice una reingeniería a los sedimentadores
existentes referente a la evacuación de lodos, de tal forma que la
salida de este material sea más eficiente, evitando así excesiva
acumulación, ya que esto provoca lavados frecuentes de estos
equipos.
- Deben realizarse los estudios adecuados para la construcción de un
pre sedimentador el mismo que disminuirá la turbiedad a niveles aptos
para su ingreso al proceso, siendo la solución definitiva a este
problema.
58
CAPÍTULO VI
PROPUESTA
A continuación se plantea la solución a este problema, escogidas en
virtud de su capacidad de dotar los caudales necesarios en condiciones
de turbiedades picos en estación invernal, condiciones físicas y
químicamente aprobadas para el consumo humano, viabilidad técnica
debidamente sustentada.
TITULO DE LA PROPUESTA
Construcción de un pre- sedimentador para la Planta potabilizadora de
Agua Cuatro Esquinas Portoviejo.
PERIODO DE LA EJECUCIÓN
Fecha de inicio: Junio 2015
Fecha de finalización: Octubre 2015
DESCRIPCIÓN DE LOS BENEFICIARIOS
Habitantes pertenecientes a la Ciudad de Portoviejo y poblaciones
aledañas.
UBICACIÓN SECTORIAL Y FÍSICA
Se encuentra ubicada en el sector de las Cuatro Esquinas en la antigua
Vía a Santa Ana, conocida actualmente como la Vía a Pachinche del
cantón Portoviejo en la provincia de Manabí de la República del Ecuador.
59
Gráfico 17. Ubicación de la Planta de tratamiento “cuatro esquinas”
Portoviejo
Fuente: EPMAPAP/ Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Pre sedimentador
60
INTRODUCCIÓN
La ciudad de Portoviejo cuenta con una planta potabilizadora de agua,
ubicada en el sector conocido como Cuatro Esquinas, construida por la firma
francesa Dégremont y concluida en 1998, la cual se abastece del río
Portoviejo a través de un canal abierto, que en el punto de captación tiene una
longitud de cerca de 34 Km.
La planta consiste de las siguientes unidades: aeración mecánica, mezcla
rápida mecánica, dos unidades de clarificación en manto de lodos del tipo
Pulsador, seis unidades de filtración rápida en lechos de arena uniforme
que operan a tasa constante, un sistema de desinfección, y las facilidades
para su correcto funcionamiento como laboratorio, casa de químicos,
bodega, etc. Se emplean varios tipos de substancias químicas en el
proceso, dependiendo de la calidad del agua cruda como: el sulfato de
aluminio, poli cloruro de aluminio, polímero anicónico, permanganato de
potasio, cal y cloro.
La capacidad de la planta en épocas de estiaje es de 90000 m3/día (1.05
m3/s), con lo cual sería posible abastecer la demanda futura del sistema de
distribución, cuya área de servicio se amplía con los trabajos de los Planes
Maestros de Agua Potable y Alcantarillado que se ejecutan, incorporando nuevos
sectores carentes en la actualidad de este servicio. Durante estas épocas la calidad
física del agua caracterizada por la turbiedad presenta valores inferiores a las 50
UNT (unidades nefelométricas de turbiedad), lo que permite condiciones de
operación normales con respecto al consumo de substancias químicos, períodos
de limpieza de las unidades, consumo de energía, etc.
Sin embargo, en las épocas de invierno la calidad del agua cruda sufre un
deterioro muy marcado en sus propiedades físicas, debido al incremento de
sólidos arrastrados por las aguas procedentes de la cuenca que drena al río
Portoviejo, habiéndose registrado valores del orden de 24.000 UNT (ACSAM
2008). En estas condiciones, la capacidad de operación de la planta es
severamente afectada, llegándose a reducir progresivamente la producción
hasta la total suspensión.
61
De acuerdo a la información de operación proporcionada durante el
desarrollo del presente estudio, la capacidad de producción de la planta,
se reduce en el invierno a un 25% (24.000 m3/día) cuando la turbiedad
alcanza las 1000 UNT, y se suspende la operación cuando alcanza las
1500 UNT.
A continuación se presenta el análisis estadístico de los últimos cuatro
años, de la incidencia de turbiedades en el canal de captación:
En las especificaciones técnicas del diseño y operación de la planta,
determinaran que su funcionamiento debe de ser con agua cruda con un
límite máximo de turbiedad de 1500 NTU, los datos de turbiedad obtenido
hasta el momento nos indican que en cierto momento estos valores han
llegado hasta 24000 NTU (ACSAM 2008), esto provocara la interrupción
de la producción por varias horas o días en la planta, hasta que la
turbiedad allá disminuido a valores dentro del rango de trabajo, por tanto,
es necesario la creación de un sistema que permita disminuir la turbiedad
del agua cruda hasta valores adecuados de ingreso a la planta, en caso
contrario el ingreso de agua cruda con niveles altos de turbiedad no
permite producir y como consecuencia provocaran el taponamiento de
tuberías provocando el daño de partes y accesorios que estaran en
contacto con este tipo de aguas disminuyendo de forma drástica su
tiempo de vida útil.
PROBLEMAS PROVOCADOS POR LA TURBIDEZ EN LA PLANTA DE
TRATAMIENTO CUATRO ESQUINAS, LIMPIEZA DE DECANTADORES
DURA EN TOTAL 8 DÍAS SIN ABASTECER A LA CIUDAD
NORMALMENTE.
La excesiva cantidad de sedimentos provocara que los decantadores se
azolven de manera rápida, la limpieza de los mismo se vuelve más difícil
teniendo una duración hasta de cuatro días por cada decantador, esto
implica que la producción de agua potable únicamente alcance hasta la
mitad durante 8 días, lo cual determina que un gran porcentaje de la
ciudad no tenga el servicio de líquido vital por el tiempo que dure la
limpieza de los decantadores.
62
LAS PIEZAS, TUBERÍAS, ETC, SE DAÑARÍAN POR MUCHA
ACUMULACIÓN DE SEDIMENTOS.
La gran cantidad de basura y lodo que llegan a la planta, han ocasionado
el continuo desgaste de los equipos de limpieza del área de captación de
la planta, la constante limpieza de los decantadores cuando normalmente
en verano se la realiza mensualmente, en invierno se la realiza
semanalmente.
Al existir mucho arrastre de sedimentos y la paralización de la producción
se extienden por mucho tiempo, provocara que los sedimentos
permanezcan por mayor tiempo en contacto con las partes metálicas
produciendo oxidaciones o atascamiento de partes dinámicas con su
consecuente deterioro.
FILTROS SE AZOLVARÍAN MAS RÁPIDO Y LA FRECUENCIA DE
LAVADOS CAUSARÍAN LA FUGA DE ARENA Y CONSUMO MAYOR
DE AGUA QUE ES AGUA POTABLE.
El objetivo de los filtros es eliminar todo cuerpo flotante que no pudo
eliminarse en el proceso anterior de decantación, en épocas inadecuadas
existe más cuerpos flotantes que eliminar, por tanto, el azolvamiento de
los mismos es más rápido y la frecuencia y tiempo de lavado igual, esto
causaría la fuga acelerada de arena así como también consumo mayor de
agua de lavado, este gasto excesivo de agua potable en el lavado dejara
sin el abastecimiento normal a un número importante de familias.
DISMINUCIÓN DEL 50% DE TIEMPO DE VIDA ÚTIL DE LOS EQUIPOS,
ACCESORIOS, ETC.
El trabajo anormal o excesivo de equipos, accesorios, etc., provocara la
disminución al 50% de su tiempo de vida útil con el consecuente gasto
económico en la reparación, recambio, etc., de los mismos.
63
VOLUMEN DE AGUA DE ABASTECIMIENTO A LA CIUDAD
DISMINUYE DRÁSTICAMENTE
La producción intermitente de agua potable provocara drásticamente la
disminución del volumen normal de abastecimiento a la ciudad, con la
consecuente falta del líquido vital.
ROTURAS EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN DEL AGUA POTABLE
PROVOCADAS POR EL GOLPE DE ARIETE CAUSADA POR LA
CONTINUA PARALIZACIÓN DEL BOMBEO.
La paralización intermitente del bombeo provocara el golpe de ariete y
este a su vez causara grandes presiones y golpes al interior de las redes
de distribución la cual seden y se producen muchas roturas que terminara
en el desperdicio de agua y el consecuente desabastecimiento del sector
donde existe el daño.
OTROS DAÑOS COLATERALES
Las turbiedades por encima de 100 NTU, provocaran el mayor consumo
de sustancias químicas necesarias para la eliminación de sólidos
suspendidos mediante la precipitación química, en cuanto mayor es la
turbiedad, también aumentara considerablemente el consumo de insumos
en forma exponencial, causando el respectivo gasto económico en
detrimento de la sostenibilidad financiera de la empresa.
MAYOR CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA
En vista de que las elevadas turbiedades crean la necesidad de una
mayor frecuencia de lavados de filtros, mayor dosificación de insumos
químicos, mayor trabajo de los equipos electromecánicos, obviamente el
consumo de energía eléctrica también se incrementara de manera
considerable.
MAYOR CONSUMO DE AGUA DE LAVADO
La elevada turbiedad provocara que las unidades y equipos que están en
contacto con esta agua se acumule mayor suciedad en ellas, creando la
64
necesidad de la respectiva limpieza como son decantadores, filtros,
depósitos, tuberías, etc., esto requiere ser lavado con el respectivo
consumo exagerado de agua potable para las labores d limpieza dentro
de la planta, agua que podría ser aprovechada normalmente para el
abastecimiento de la ciudad.
MAYOR TRABAJO DE EQUIPOS ELECTROMECÁNICOS
La elevada turbiedad determinara el mayor trabajo de los equipos
electromecánicos, en vista de que es necesario aumentar dosificaciones,
limpiezas, mantenimiento, lo cual redunda en el tiempo de vida útil de estos,
además, del consecuente gasto excesivo de energía eléctrica.
JUSTIFICACIÓN
Se presenta una propuesta para minimizar el grado de turbiedad existente
en el agua captada por la Planta de Potabilización “Cuatro Esquinas
Portoviejo”.
Los principales problemas operacionales que se producen durante los
períodos de invierno son: el consumo elevado de substancias químicas, la
colmatación acelerada de las unidades de tratamiento, dificultades de
control en la dosificación de substancias químicas y en la estabilidad del
manto de lodos de los clarificadores, carreras de filtración reducidas,
mayor consumo de energía y agua en el lavado de los filtros y deterioro
de la calidad física del agua tratada.
Tabla 14. COMPARATIVA
NOMBRE DEL
PROYECTO
PRE SEDIMENTADOR
CUATRO ESQUINAS.
PRESENTADO POR
EPMAPAP. DEVUELTO NO
APROBADO POR SENAGUA
ACUEDUCTO Y
PRESEDIMENTADOR
PRESA SALAZAR
BARRAGAN-CUATRO
ESQUINAS.
PRESENTADO Y
APROBADO POR
SENAGUA EN 2012
COMPONENTES: PRE SEDIMENTADOR ACUEDUCTO 19.4 Km y
PRE SEDIMENTADOR
PRUEBA DE
TRATABILIDAD PARA
DEFINIR PARÁMETROS
REALIZADA EN ETAPA-
CUENCA, MUESTRA
RECOLECTADA EN INVIERNO
REALIZADA
LOCALMENTE,
MUESTRA
65
DE DISEÑO: RECOLECTADA EN
VERANO. Y SIMULADA
CON ARCILLA
SEDIMENTADA y AGUA
DEL RIO
TIPO DE MUESTRA: NATURAL AGUA DE
INVIERNO
SIMULADA: LODO DEL
FONDO DE EMBALSE
SALAZAR BARRAGAN y
AGUA DE RIO pág. 66
TIPO DE PRE
SEDIMENTADOR
ALTA TASA: 205 m3/m2/día ALTA TASA: 240
m3/m2/día pág. 127
TURBIEDAD PROMEDIO
EN INVIERNO:
CANAL CUATRO ESQUINAS:
3500 NTU
PRESA SALAZAR-
BARRAGAN: 3500 NTU
TIPO DE INSUMO
QUÍMICO A USAR:
POLICLORURO DE ALUMINIO POLICLORURO DE
ALUMINIO +
FLOCULANTE
DOSIS SUGERIDA 3 mg/L. 20 mg/L.
EFICIENCIA DE INSUMO
QUÍMICO A USAR
EXCELENTE, A MAYORES
TURBIEDADES SU
EFICIENCIA ES MEJOR
EXCELENTE, SE
USARÁN DOS
INSUMOS QUÍMICOS
CON MAYORES DOSIS,
LO CUAL TRIPLICA EL
COSTO
COSTO DE SUSTANCIA
QUÍMICA
ADECUADO IGUAL QUE EL
POLICLORURO DE
ALUMINIO, PERO LA
DOSIS ES MUCHO
MAYOR, POR TANTO,
TRIPLICA EL COSTO
EFICIENCIA DE
REMOCIÓN
90% 70-80% pág. 66
PROYECTO
PRESENTADO
ORIGINALMENTE EN
AÑO
2009, ACTUALIZADO EN 2014. 2012
TIEMPO DE
RESIDENCIA DEL AGUA
EN LA UNIDAD
15 MINUTOS 10 MINUTOS
LITERATURA DE
REFERENCIA
UTILIZADA
CEPIS, ROMERO ROJAS,
OMS, ARBOLEDA, CULP,
NORMAS EMAP-Q, ETAPA
EX IEOS
DISEÑO ORIGINAL MUY PARECIDO AL
ORIGINAL EN EL PRE
SEDIMENTADOR
COSTO US DÓLARES 2104000,00 19000000,00
Elaborado por: Macías Vera María
66
OBJETIVOS
GENERAL
Evitar el desabastecimiento de agua potable en la época invernal a los
220.000 habitantes de la Ciudad de Portoviejo y sitios aledaños.
ESPECIFICO
- Eliminar la salubridad.
- Disminuir gastos por limpieza a los decantadores
- Evitar el incremento de costos en sustancias químicas.
67
Tabla 15. Cronograma valorado de trabajo y presupuesto
CONSTRUCCIÓN DE UN PRESIDIMENTADOR PARA LA PLANTA DE AGUA POTABLE "CUATRO ESQUINAS" PORTOVIEJO COSTO
USD COMPONENTE
DURACIÓN
CRONOGRAMA VALORADO DEL PRESIDEMENTADOR (sin iva) ACTIVIDAD
obras (meses)
Obras Civiles MES I TOTAL MES II TOTAL MES III TOTAL MES IV TOTAL
$ 28.403,81 Captación 2 5.680,66 5.680,66 2.840,33 14.201,65 5.680,66 5.680,66 2.840,33 14201,65
$ 164.176,63 Conducción 2 32.835,33 32.835,33 16.417,66 82088,32 32.835,33 32.835,33 16.417,66 82088,32
$ 1.417.173,21 Unidades de Presedimentación 4 141717,32 141717,32 70.858,66 354293,3 141717,32 141717,32 70.858,66 354293,3 141717,32 141717,32 70.858,66 354293,3 141717,32 141717,32 70858,66 354293,3
Cubierta de Anden Central 1 1.811,20 1.811,20 905,6 4528,0
$ 142.540,84 Conducción Interconexión a Planta Existente 2 28.508,17 28.508,17 14.254,08 71270,42 28508,17 28.508,17 14.254,08 71270,42
$ 43.459,58 Sistema General de desague a Planta 2 5.794,61 5.794,61 2.897,31 14486,53 5.794,61 5.794,61 2.897,31 14486,53 5.794,61 5794,61 2897,31 14486,53
$ 2.529,14 Sistema Dosificación de Policloruro de Aluminio 1 1.011,66 1011,66 505,83 2529,15
$ 43.166,87 Tablero fuerza y control TCP01 1 17.266,75 17266,75 8633,37 43166,87
$ 14.702,56 Instalaciones electricas 1 5.881,02 5881,02 2940,51 14702,55
$ 1.551,87 Sistema de Puesta a Tierra 1
621 621 310,37 1552,37
$ 21.600,00 Instrumentación 1 8.640 8640 4320 21600
$ 1.181,38 Obra Civil 1 472,55 472,55 236,26 1181,36
$ 27.649,13 Mitigacción Ambiental 4 2.764,91 2.764,91 1.382,46 6912,28 2.764,91 2.764,91 1.382,46 6912,28 2.764,91 2.764,91 1.382,46 6912,28 2.764,91 2764,91 1382,46 6912,28
$ 1.912.663,03 INVERSIÓN 20,93% 27,70% 28,05% 23,32%
MENSUAL 379935,44 543252,78 551832,5 437643,3
Elaborado por: Macías Vera María.
68
RESULTADO
Gráfico 18. Resultado de la Propuesta
Fuente: Información de Epmapap
Elaborado por: Macías Vera María
El pre sedimentador basará su construcción en dos principios:
1.- La aglomeración primaria de partículas en suspensión, para lo cual se
inyectará un floculante en dosis muy bajas.
2.- Provocar la sedimentación de las partículas mediante la disminución
de la velocidad del agua, con esto se consigue eliminar el 90% de las
partículas en suspensión, preparando el agua para que ingrese en
condiciones adecuadas a la planta de tratamiento.
Esta solución de un pre sedimentador nos ayudará después de su
construcción a eliminar drásticamente el problema latente que vive
nuestra Ciudad de Portoviejo.
69
Tabla 16. Remoción.
Fuente: EPMAPAP/ Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
Gráfico 19. Remoción.
Fuente: EPMAPAP/ Ing. Jhon Farfán
Elaborado por: Macías Vera María
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75
ANEXOS
ANEXO N° 1
RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS EN LABORATORIO.
RESULTADOS AGUA CRUDA ENERO - JUNIO 2013
76
RESULTADOS AGUA TRATADA ENERO - JUNIO 2013
EPMAPAP
COMPARACIÓN DE RESULTADOS AGUA CRUDA Y AGUA TRATADA
ENERO - JUNIO 2013
EPMAPAP
77
RESULTADOS AGUA TRATADA ENERO - JUNIO 2013
JHON FARFÁN
RESULTADOS AGUA CRUDA ENERO - JUNIO 2013
JHON FARFÁN
78
RESULTADOS DE LABORATORIO QUÍMICO MARCOS AGUA CRUDA
Y AGUA TRATADA.
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE “CUATRO
ESQUINAS” PORTOVIEJO.
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
ANEXO N° 2
FOTOGRÁFICO
Muestreo Agua Cruda – Agua Tratada
Laboratorio de Planta de Tratamiento de agua Potable “Cuatro
Esquinas” Portoviejo
95
Planta de Tratamiento de Agua Potable “Cuatro Esquinas” Portoviejo
Medición de Temperatura de Agua Cruda y Agua Tratada.
96
97
98
Bombas y tablero de control.
99
Presa Derivadora de agua Salazár Barragán.
100
Presa Derivadora de agua Salazár Barragán.
101
Imágenes del agua en epoca de Inviernal
Planta de Tratamiento de agua Potable Cuatro Esquinas, Portoviejo.