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Caracterización y modelación del transporte de Cromo total en 
la cuenca alta del Río Bogotá tramo – Stock 440- Puente 
Hacienda 
 
 
 
 
 
 
Clarita Mercedes Chaves Quintero 
Código: 201025826 
 
 
 
 
Proyecto de grado presentado para optar al título de 
 
INGENIERO AMBIENTAL 
 
 
 
 
Dirigido por: 
 
Luis Alejandro Camacho Botero, I.C., MSc, Ph.D. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES 
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL 
JUNIO 2016
Tabla de contenido 
1. Introducción .................................................................................................................. 3 
1.1. Problemática de investigación .................................................................................... 3 
1.2. Resumen del contenido ............................................................................................... 5 
1.3. Objetivos ..................................................................................................................... 6 
1.3.1. Objetivos Generales ................................................................................................ 6 
1.3.2. Objetivos Específicos ............................................................................................. 6 
1.4. Metodología ................................................................................................................ 7 
2. Marco Teórico ............................................................................................................... 8 
2.1. Modelación de metales en cuerpos de agua................................................................ 8 
2.2. Coeficiente de partición .............................................................................................. 9 
2.3. MDLC ADZ QUAZAR ............................................................................................ 11 
2.3.1. MDLC ............................................................................................................... 11 
2.3.2. ADZ ................................................................................................................... 12 
2.3.3. QUASAR ........................................................................................................... 13 
3. Modelos matemáticos propuestos.............................................................................. 14 
3.1. Cromo Total .............................................................................................................. 14 
3.2. Cloruros .................................................................................................................... 16 
3.3. Sulfuros ..................................................................................................................... 16 
4. Tramo de estudio y Datos de campo ......................................................................... 20 
4.1. Definición tramo de estudio ..................................................................................... 20 
4.2. Datos de campo ........................................................................................................ 21 
4.2.1. Campaña 27 de Noviembre de 2015 ................................................................ 22 
4.2.2. Campaña 8 de Abril de 2016 ............................................................................ 29 
5. Calibración del modelo .............................................................................................. 42 
5.1. Calibración hidráulica............................................................................................... 42 
6. Normativa .................................................................................................................... 46 
6.1. Acuerdo 043 de 2006 CAR ...................................................................................... 46 
6.2. Decreto 0631 de 2015 ............................................................................................... 47 
6.3. Normativa internacional ........................................................................................... 47 
7. Escenarios .................................................................................................................... 48 
7.1. Caracterización efluentes .......................................................................................... 48 
7.2. Producción más Limpia ............................................................................................ 50 
7.3. Tratamiento convencional al final del tubo .............................................................. 51 
8. Conclusiones y Recomendaciones ............................................................................. 53 
9. Referencias .................................................................................................................. 56 
 
 
 
 
 2 
 
Índice de Figuras 
 
Figura 1. Marco de modelación. Adaptado de: Camacho y Díaz‐Granados (2002)............... 7 
Figura 2. Representación diagrama del tiempo de viaje y tiempo de retraso advectivo del 
soluto. Tomado de: Camacho et al., 2010. ................................................................... 12 
Figura 3. Conceptualización del modelo QUASAR. Tomado de Whitehead et al., 1997 ... 13 
Figura 4. Modelo conceptual Cromo total ............................................................................ 15 
Figura 5. Diagrama de especiación de sulfuros pE/pH (Howard, 1998) .............................. 17 
Figura 6. Especiación de los sulfuros (Howard, 1998)......................................................... 18 
Figura 7. Modelo conceptual Sulfuros. Adaptado de: Santos, 2010. ................................... 18 
Figura 8. Localización puntos de monitoreo ........................................................................ 21 
Figura 9. Resultados monitoreo campaña 27 de Noviembre de 2015 .................................. 23 
Figura 10. Resultados del laboratorio campaña 27 de Noviembre de 2015 ........................ 29 
Figura 11. Resultados monitoreo campaña 8 de Abril 2016 ................................................ 30 
Figura 12. Resultados del laboratorio campaña 8 de Abril 2016 ......................................... 41 
Figura 13. Calibración parámetros del modelo campaña 5 tramo 1 ..................................... 43 
Figura 14. Calibración parámetros del modelo campaña 5 tramo 2 ..................................... 43 
Figura 15. Gráficas de calibración tramo 1 .......................................................................... 44 
Figura 16. Gráficas de calibración tramo 2 .......................................................................... 45 
Figura 17. Proceso curtido de pieles ..................................................................................... 50 
 
Índice de Tablas 
 
Tabla 1. Variables ecuaciones diferenciales modelo Cromo total........................................ 16 
Tabla 2. Sitios de monitoreo ................................................................................................. 20 
Tabla 3. Características geométricas .................................................................................... 20 
Tabla 4. Resultados del análisis de laboratorio campaña 27 de Noviembre 2015 ............... 24 
Tabla 5. Resultado análisis de lodos campaña 27 de Noviembre 2015 ................................ 25 
Tabla 6. Resultados del análisis de laboratorio campaña 5, parte 1 ..................................... 32 
Tabla 7. Resultados del análisis de laboratorio campaña 5, parte 2 ..................................... 33 
Tabla 8. Resultado análisis de lodos campaña 8 de Abril 2016 ........................................... 34 
Tabla 9. Campañas de calidad de agua Río Bogotá ............................................................. 42 
Tabla 10. Calibración hidráulica tramo 1 .............................................................................42 
Tabla 11. Calibración hidráulica tramo 2 ............................................................................. 43 
Tabla 12. Objetivos de calidad de agua río Clase II ............................................................. 46 
Tabla 13. Parámetros y valores máximos permisibles en los vertimientos puntuales a 
cuerpos de agua superficial........................................................................................... 47 
Tabla 14. Normativa internacional para cromo en agua para consumo humano ................. 47 
Tabla 15. Caracterización efluente de pelambre .................................................................. 48 
Tabla 16. Caracterización efluente de curtido ...................................................................... 48 
Tabla 17. Caracterización efluente de remojo ...................................................................... 49 
Tabla 18. Límites de emisión propuestos para vertimientos las curtiembres ....................... 49 
Tabla 19. Reducción esperada por proceso en la implementación de PML ......................... 51 
 
 
 3 
1. Introducción 
 
1.1. Problemática de investigación 
 
El río Bogotá es considerado como uno de los ríos más contaminados del mundo debido a 
la continua exposición a fuentes de contaminación que se ha realizado por años (González 
et al., 2009). A 5 Kilómetros de su nacimiento se encuentra el municipio de Villapinzón 
que vierte el agua residual de sus habitantes directamente al río sin ninguna clase de 
tratamiento. De igual forma, aguas abajo de éste existen 110 industrias de curtiembre que 
hacen sus descargas al mismo tiempo en su mayoría sin tratamiento alguno, solo dos 
industrias cuentan con permisos de vertimientos, factores que inciden de manera directa en 
la calidad de sus aguas (Rojas, 2014). 
 
En Colombia, la degradación ambiental equivale a más del 3.7% de PIB del país y 
solamente el 5% del presupuesto de las Autoridades Ambientales se destina a proyectos 
enfocados a problemas de contaminación, a parte de las inversiones que se realizan a 
Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (Sánchez et al., 2007). 
 
Las descargas directas de las industrias a lo largo del perfil del río se han convertido en un 
problema ambiental severo. La industria de las curtiembres es la principal responsable de 
los vertimientos de sulfatos, sulfitos, grasa animal, materia orgánica, solidos suspendidos, 
cloruros y cromo (González et al., 2009). En el proceso productivo de las curtiembres solo 
se usa en promedio entre el 60% y el 70% del total de cromo que utiliza, mientras que el 
30% y 40% es un remanente que se sale como desecho. En la actualidad existen variedad 
de técnicas que permiten recuperar el cromo y reincorporarlo a la cadena productiva; 
procesos como precipitación, recirculación, uso de membranas, adsorción, reducción e 
intercambio iónico son alguno de ellos. En el país, desde el 2004 se han desarrollado 
iniciativas hacia la producción más limpia por medio de un proceso de reconversión 
industrial y sistemas de tratamientos de aguas. Los métodos de recuperación de cromo 
pueden tener eficiencia de hasta un 90% dependiendo de la técnica utilizada (Belay, 2010; 
Santos, 2015; UNAL-SWITCH, 2011). 
 
A su vez, esta industria se encuentra catalogada como una de las que más sales de cromo 
usa es su proceso productivo (Walsh y O'Halloran, 1966) y una de las mayores industrias 
contaminantes por sus altas concentraciones no solo de cromo sino de cloruros y sulfuros 
(Belay, 2010). En el proceso de curtido de pieles, el cromo trivalente se usa por su 
estabilidad con el grupo amino. Sin embargo, en presencia de abundante oxigeno el cromo 
trivalente se oxida a cromo hexavalente el cual es altamente tóxico y presenta mayor 
solubilidad en agua. Debido a los altos consumos de cromo y al impacto que éste tiene en el 
medio acuático es importante tratar sus efluentes (Chandra y Kulshreshtha, 2004). 
 
Adicionalmente, la rápida industrialización en la región y las descargas no controladas de 
las aguas servidas a los cuerpos de agua, afectan significativamente la calidad del agua del 
recurso. Otro problema importante que afronta el río es la alta contaminación de coliformes 
totales debido a descargas de aguas residuales domésticas y de heces de animales con 
 4 
elevadas concentraciones de las mismas. Se han reportado casos en donde se exceden hasta 
en 5 órdenes de magnitud el estándar para diferentes usos (CAR, 2006). 
 
La actividad económica del curtido de pieles en los municipios de Villapinzón y Choconta 
se ha desarrollado por décadas en la región. Es así como las nuevas generaciones han 
aprendido esta labor por medio de sus padres y abuelos generando un alto grado de 
identidad y pertenencia. En general, el 90% de las personas que trabajan en el proceso 
tienen bajo nivel educativo, personas humildes que en la mayoría de los casos ésta industria 
es su única fuente de ingresos. Es así como la economía de la región se considera de 
subsistencia con tecnologías viejas y obsoletas (UNAL-SWITCH, 2011). 
 
El proceso de curtido se basa en transformar las pieles de ganado bovino y ovino y 
transformarlo en cuero, materia prima para otras industrias. El proceso tiene dos fases 
principales, la primera, el pelaje clásico con sulfato de sodio, donde se extrae la grasa, el 
pelo y se lavan las pieles para remover suciedad y obtener un material de colágeno puro. La 
segunda fase, el curtido de las pieles con sulfato de cromo que brinda propiedades de 
resistencia a la piel y dependiendo de los requerimientos se aplican tinturas y aceites 
(UNAL- SWITCH, 2011). 
 
Caracterizar los efluentes de curtiembres y modelar su comportamiento es una herramienta 
que ayuda a cuantificar el impacto que generan los vertimientos en el cuerpo de agua y los 
posibles riesgos para la salud. De igual forma, entender las interacciones de los 
determinantes es vital al momento de evaluar los conflictos y usos del agua. 
 
Es así como, modelar determinantes convencionales como no convencionales, permite 
conocer el comportamiento de la sustancia a lo largo del cuerpo de agua que se desee 
estudiar y las interacciones debido a procesos físicos, químicos y biológicos. Entre los 
procesos involucrados existen, los procesos de transporte que incluyen 
dispersión/advección; procesos físicos y químicos como adsorción, difusión, hidrólisis, 
fotólisis y otros biológicos como biodegradación, bioconcentración y bioacumulación 
(CEPIS, 2001). Avenant-Oldewage y Marx (2000) en sus investigaciones sobre 
bioacumulación de cromo, hierro y cobre en órganos y tejidos de Clarias gariepinus en el 
río Olifants ubicado en Parque Nacional Kruger han encontraron que algunas especies de 
peces son capaces de acumular hasta 100 veces la concentración de cromo presente en 
aguas. Esto último representa un riego elevado para la vida acuática en la región y la salud 
humana. 
 
Los principales resultados del presente trabajo son un modelo matemático capaz de modelar 
las interacciones tanto en la matriz agua como en los sedimentos de los principales 
contaminantes vertidos por la industria de las curtiembres en la región. Adicionalmente, se 
presenta una caracterización de la calidad de agua presente en el tramo de estudio para lo 
cual se realizaron dos campañas de monitoreo bajo diferentes condiciones hidrológicas. Lo 
anterior permite analizar y determinar los principales impactos que tiene esta actividad 
económica sobre la calidad del agua y la capacidad de asimilación que presenta el río 
Bogotá. 
 
 5 
1.2. Resumen del contenido 
 
En el capítulo 2 se encuentra el marco teórico donde se presentan las definiciónes de 
bioacumulación y sustancia toxica, así como las principales interacciones que ésta última 
puede experimentar en la matriz agua y en los sedimentos. De igual forma, se encuentra la 
definición de coeficiente de particióny finalmente se expone el modelo de calidad de agua 
MDLC ADZ QUASAR. 
 
En el capítulo 3, se presenta los modelos conceptuales y matemáticos para cromo total, 
cloruros y sulfuros en la matriz agua, solo para el caso de cromo total el modelo contempla 
la interacción con los sedimentos. 
 
En el capítulo 4 se define el tramo de estudio y se encuentra los resultados de las dos 
campañas de monitoreo de la calidad de agua realizadas. 
 
En el capítulo 5 se presenta la calibración hidráulica del tramo de estudio realizada en el 
modelo unidimensional, agregado e integrado MDLC ADZ QUASAR. 
 
En el capítulo 6 se encuentra la normativa vigente en Colombia y a nivel internacional 
relacionada con los estándares de calidad de agua que deben cumplir los cuerpos de agua. 
 
En el capítulo 7 se presenta la caracterización de un efluente de curtiembre típico y se 
proponen dos escenarios de tratamiento para los efluentes de las curtiembres. 
 
En el capítulo 8 finalmente se presentan las conclusiones y recomendaciones del presente 
trabajo. 
 
 
 6 
1.3. Objetivos 
 
1.3.1. Objetivos Generales 
 
El objetivo del presente trabajo es plantear un modelo de calidad del agua capaz de modelar 
el comportamiento de los efluentes de curtiembres en la cuenca alta del río Bogotá. De 
igual forma, caracterizar la calidad del agua en el tramo de estudio bajo diferentes 
condiciones hidrológicas. El modelo a plantear será capaz de modelar además de los 
determinantes convencionales sulfatos, sulfuros, sulfitos, cloruros y cromo total en el agua; 
en los sedimentos solo será modelado el cromo total. De ésta forma, poder determinar el 
impacto que tienen las curtiembres sobre el recurso hídrico. 
 
1.3.2. Objetivos Específicos 
 
 Simplificar las ecuaciones que gobiernan los procesos de transporte para las 
diferentes especies de cromo y plantear conceptualmente las ecuaciones que 
gobiernan los procesos para cromo total. 
 
 Realizar dos campañas de calidad del agua con el fin de tomar muestras y 
caracterizar tanto determinantes convencionales como no convencionales en agua y 
sedimento. 
 
 
 7 
1.4. Metodología 
 
 
 
Figura 1. Marco de modelación. Adaptado de: Camacho y Díaz‐Granados (2002). 
 
 8 
2. Marco Teórico 
 
2.1. Modelación de metales en cuerpos de agua 
 
La importancia de modelar metales pesados en cuerpos de agua, en este caso Cromo, radica 
en el impacto ambiental debido a su toxicidad y bioacumulación (CEPIS, 2001). El 
Registro de Efectos Tóxicos de Sustancias Químicas del U.S. National Institute for 
Occupational Safety and Health define sustancia tóxica como: 
 
La que demuestra el potencial de inducir cáncer, tumor o efectos neoplásicos en el 
humano o animales de experimentación; de inducir un cambio trasmisible 
permanente en las características de la descendencia de aquellos padres en 
experimentación, humanos o animales; de causar la producción de defectos físicos 
en el embrión en desarrollo, de humanos o de animales de experimentación; de 
producir la muerte en animales de experimentación o animales domésticos 
expuestos por vía respiratoria, piel, ojos, boca u otras vías; de producir irritación o 
sensibilización de la piel, ojos o vías respiratorias; de disminuir la actividad mental, 
reducir la motivación o alterar el comportamiento humano; de efecto adverso a la 
salud de una persona normal o incapacitada de cualquier edad o sexo, debido a 
peligro de vida o por muerte debida a exposición por vía respiratoria, piel, ojos, 
boca, o cualquier otra vía en cualquier cantidad, concentración o dosis relatada, para 
cualquier período de tiempo. (U.S. NIOSH, 1976) 
 
Por su parte, Prieto et al (2009) en su trabajo utilizan la definición de bioacumulación de 
Angelova et al (2004) quienes la definen como “un aumento en la concentración de un 
producto químico en un organismo vivo en un cierto plazo de tiempo, comparada a la 
concentración de dicho producto químico en el ambiente” 
 
Para el caso del cromo, su toxicidad en amínales depende de su valencia y está relacionada 
con la solubilidad del compuesto en agua. Para compuestos trivalentes, la DL50 está entre 
140-522 mg/Kg y para compuestos hexavalentes la DL50 está entre 13-795 mg/Kg 
(Canadian Environmental Protection Act, 1994) 
 
En la parte de modelación, Chapra (1976) y Schnoor (1996) han desarrollado una completa 
conceptualización matemática del transporte de metales pesados en agua y sedimento entre 
la fase disuelta y particulada. Existen gran variedad de modelos en 1D, 2D y 3D, sin 
embargo, los modelos en 1D son herramientas eficientes y económicas para estudiar las 
dinámicas hydro-ambientales en ríos. 
 
Por su parte, Chapra (1976) define diferencias claras entre el comportamiento y modelación 
de determinantes convencionales y tóxicos en cuatro áreas principales. La primera, está 
relacionada con su naturaleza y ciclo en el ambiente; los determinantes convencionales 
orgánicos tienen tasas de producción y descomposición que se dan de forma natural en el 
medio, sin embargo, las sustancias tóxicas no ocurren de forma espontánea y su presencia 
se atribuye a causas antropogénicas que interfieren con las interacciones naturales. La 
segunda diferencia hace referencia a la estética y al impacto en salud; los determinantes 
 9 
convencionales son tratados con el fin de mejorar la calidad del recurso mientras que los 
impactos de las sustancias tóxicas están relacionadas con la salud. La tercera área, hace 
referencia al número de determinantes modelados, para el caso de los determinantes 
convencionales existen alrededor 10 determinantes que típicamente se usan para calidad del 
agua, mientras que para sustancias tóxicas existen cientos de miles de compuestos que 
pueden interactuar y ser parte del sistema, haciéndolo cada vez más complejo. Finalmente, 
los determinantes convencionales son usualmente modelados como una sola especie, es 
decir, no tienen fase disuelta y fase particulada que si la tienen las sustancias toxicas. 
 
Las sustancias tóxicas pueden tener diferentes interacciones en el medio acuático y en los 
sedimentos, Thomann y Mueller (1987) en el que denominan “modelo de destino de 
sustancias químicas” plantean los siguientes 7 mecanismos por los cuales las sustancias 
interactúan en el medio. 
 
1. Sorción y desorción de la sustancia desde y hacia la materia particulada (orgánica e 
inorgánica) 
2. Sedimentación, resuspensión, deposición e incorporación de la sustancia química en 
los sedimentos. 
3. Difusión entre la columna de agua y los poros del sedimento 
4. Intercambio entre la fase liquida y la fase gaseosa 
5. Decaimiento por degradación, fotólisis e hidrólisis 
6. Bioacumulación por organismos acuáticos 
1. Biomagnificación (transferencia del contamine a niveles superiores de la cadena 
trófica por medio de la cadena alimenticia) 
 
Es importante resaltar que el modelo de calidad de agua que se presenta en este trabajo solo 
contempla sorción y desorción de la sustancia química, sedimentación, resuspensión, 
incorporación de la sustancia química en el lecho del sedimento y difusión activa entre la 
columna de agua y los poros de los sedimentos 
 
2.2. Coeficiente de partición 
 
El coeficiente de partición está relacionado directamente con los principales mecanismos 
por los cuales una sustancia química interactúa tanto en la fase acuosa como en la capa de 
sedimentos, de esta forma, define el medio en el que la sustancia se encuentra. Así, el 
coeficiente de partición permite determinar la concentración de una sustancia química en su 
fase particulada y disuelta a partir de la concentración total del mismo. Allison y Allison 
(2005) y en CEPIS (2001) se definen el coeficiente de partición como la relación entre la 
concentración del metal en los sedimentos (mg/Kg) y la concentración disuelta en el agua 
(mg/L). 
 
𝑣 =
𝑆𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑒𝑛 𝑓𝑎𝑠𝑒𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑎(
𝑚𝑔
𝐾𝑔)
𝑆𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(
𝑚𝑔
𝐿 )
 
 
(1) 
 
 10 
Por su parte, Di Toro (1985) presenta la siguiente relación 
 
𝐶𝑇_𝑎𝑔𝑢𝑎 =
1 + 𝑣 ∗ 𝑚1
𝑣
∗ 𝑟1 
(2) 
 
Donde, CT_agua es la concentración total de la sustancia en la columna de agua; m1 es la 
concentración de solidos suspendidos en la columna de agua y r1 es la concentración de la 
sustancia en los sólidos de la columna de agua. 
 
A partir del coeficiente de partición es posible determinar la fracción particulada y disuelta 
de la siguiente forma. 
 
𝑓𝑑 =
1
1 + 𝑣 ∗ 𝑚
 (3) 
 
 
𝑓𝑝 = 1 − 𝑓𝑑 
(4) 
 
Thomann (1985) en sus estudios realiza una compilación de datos en 15 arroyos y ríos 
donde encuentra que no existe una diferencia sistemática entre los coeficientes de partición 
de los siguientes metales: cobre, zinc, cadmio, cromo, plomo y níquel. Adicionalmente 
indica que el coeficiente de partición de estos metales varía desde 10
2
 hasta 10
5
 L/Kg. A 
partir de estos valores determina que una buena aproximación al coeficiente de partición de 
la columna de agua es: 
 
𝑣 =
250000
𝑆𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(
𝑚𝑔
𝐿 )
 
 
A partir de los datos recolectados y por medio de una regresión lineal determina que el 
valor medio de la fracción disuelta para estos metales es de 0.79 con una desviación 
estándar de 0.2. De esta manera concluye que el coeficiente de partición para los metales 
observados es de: 
 
𝑓𝑑 = 0.8 ± 0.2 
 
Por su parte, Trento y Alvarez (2011) en sus estudios realizados en el río Salado, Argentina, 
determinan una fracción particulada en el agua de 0.66, valor que no se encuentra dentro 
del rango recomendado por Thomann (1985) razón por la cual de hace necesario determinar 
la fracción disuelta y particulada presente en el tramo de estudio. 
 
 11 
2.3. MDLC ADZ QUAZAR 
 
La modelación hidráulica y de calidad de agua se implementó en el modelo unidimensional, 
agregado e integrado MDLC ADZ QUAZAR de estado dinámico que permite incluir las 
variaciones en las concentraciones de los determinantes analizados (Camacho, 1997). 
 
MDLC ADZ QUAZAR es un modelo integrado que acopla tres modelos, el primero, el 
modelo de transporte de solutos de Zona Muerta Agregada, ADZ, (Beer y Young, 1983), el 
segundo, el modelo hidrológico de tránsito de caudales multilineal discreto de retraso y 
cascada, MDLC, (Camacho y Lees, 1999; Camacho y Lees, 2000), y el último, el modelo 
extendido de la calidad del agua en ríos, QUASAR (Whitehead et al., 1997). 
 
2.3.1. MDLC 
 
MDLC (Multilinear Discrete Lag-Cascade model for channel routing) es un modelo de 
flujo no permanente, de transito hidrológico en el cual el flujo se representa como un canal 
lineal acoplado con una serie de embalses en serie. El modelo tiene dos parámetros 
principales que son: 𝑡�̅�𝑙 , que es el tiempo de retraso frente a la onda y K, que es el 
coeficiente de almacenamiento de la hidrógrafa. De esta forma, el retraso frente a la onda 
traslada la hidrógrafa sin atenuación y el coeficiente de almacenamiento que tiene un efecto 
de atenuación. 
 
A continuación se presenta el cálculo de los parámetros mencionados anteriormente. 
 
𝑡�̅�𝑙 =
𝐿
𝑐
 (5) 
 
𝜏𝑓𝑙 =
𝜏̅
𝑚
 (6) 
 
𝐾 = 𝑡�̅�𝑙 − 𝜏𝑓𝑙 
(7) 
 
𝑚 =
𝑐
𝑣
 (8) 
 
𝜏𝑓𝑙 =
𝐿
𝑚𝑢𝑜
(1 −
2
3
(1 − (𝑚 − 1)2𝐹0
2)
(1 + (𝑚 − 1))𝐹0
2 ) 
(9) 
 
Dónde, 𝑡�̅�𝑙 es el tiempo promedio de la onda de flujo; K es el coeficiente de 
almacenamiento; L es la longitud del tramo; c es la celeridad de la onda; m es la relación de 
la velocidad de la onda cinemática c a la velocidad media del flujo al caudal de la condición 
de referencia uo; Fo es el número de Froude y v es la velocidad media del flujo. 
 
 12 
2.3.2. ADZ 
 
ADZ es un modelo agregado al modelo de dispersión ADE de transporte de solutos y se 
representa por una ecuación diferencial ordinaria. La modelación representa el río como un 
sistema incompletamente mezclado, en donde la sustancia conservativa es sometida a 
advección pura, dispersión longitudinal y luego entra a una zona muerta. 
 
La adevcción la caracteriza el retraso advectivo, mientras que la dispersión longitudinal se 
caracteriza por el tiempo de residencia. El parámetro más representativo es la fracción 
dispersiva, DF, que se representan la fracción del volumen del tramo en donde se considera 
mezcla completa y bajo la cual se calculan los parámetros del modelo. 
 
𝐷𝐹 =
𝑇𝑟
𝑡̅
 
𝑇𝑟 = 𝑡̅ − 𝜏 
𝜏 = 𝑡(̅1 − 𝐷𝐹) 
𝑡̅ =
𝐿
𝑣
 
(10) 
 
Donde, DF es la fracción dispersiva; Tr es el tiempo de residencia; 𝜏 es el tiempo de 
retraso advectivo del soluto; t es el tiempo de viaje del soluto y v es la velocidad media del 
soluto. 
 
 
 
Figura 2. Representación diagrama del tiempo de viaje y tiempo de retraso advectivo del soluto. Tomado de: Camacho et 
al., 2010. 
Para condiciones de flujo permanente y un sistema imperfectamente mezclado el transporte 
del soluto tiene la siguiente ecuación (Camacho et at., 2000). 
 
𝜕𝑆(𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝑡�̅� − 𝜏𝑠
(𝑆𝑢(𝑡 − 𝜏𝑠) − 𝑆(𝑡)) 
(11) 
 
Donde, S es la concentración del soluto aguas abajo y Su es la concentración conocida de 
entrada. 
 13 
 
2.3.3. QUASAR 
 
QUASAR (Quality Simulation Along River Systems) es un modelo para ríos en el cual el 
cambio de caudal y de concentración de los determinantes de la calidad del agua en el 
tiempo se realiza a través de ecuaciones diferenciales. 
 
El modelo es capaz de simular procesos biológicos, de decaimiento químico, al igual que 
tener diferentes caudales de entrada en cada tramo, fuentes puntuales, fuentes difusas y 
abstracciones de caudal. 
 
La modelación de cada río se realiza como una serie de tanques completamente mezclados 
o como un set no lineal de reservorios y tiene como principio conservación de la masa en 
cada tramo, a continuación se presenta la ecuación general del modelo de calidad de agua 
(Whitehead, Williams, & Lewis, 1997). 
 
 
 
Figura 3. Conceptualización del modelo QUASAR. Tomado de Whitehead et al., 1997 
 
𝜕𝑋
𝑑𝑡
=
1
𝑡̅
(𝑋𝑚(𝑡) − 𝑋(𝑡) + ∑ 𝑓𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 − ∑ 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 
(12) 
 
 14 
3. Modelos matemáticos propuestos 
 
3.1. Cromo Total 
 
Cromo es un metal pesado que se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza de 
forma natural o de origen antropogénico y tiene la característica que no se degradan en el 
ambiente y puede llegar a ser toxico en determinadas condiciones (Trento y Alvarez, 2011). 
El cromo ocupa el puesto 21 de los elementos más encontrados en la corteza terrestre. En 
forma natural se encuentra como el mineral Cromita. En aguas naturales, la concentración 
de cromo es baja con rangos entre 1 y 2 ug/L (Avenant-Oldewage y Marx, 2000). En suelos 
no contaminados, se considera una concentración promedio de Cromo de 100 mg/Kg 
mientras que en suelos que presentan contaminación las concentraciones pueden superar los 
7000 mg/kg (Chandra y Kulshreshtha, 2004). 
 
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) define al cromo como 
uno de los contaminantes tóxicos prioritarios (Jiménez, 2001). 
 
En cuerpos de agua, el cromo se encuentra principalmente en dos estados, Cromo (III) y 
Cromo (IV). El Cromo trivalente es considerado un metal esencial para los seres humanos 
en determinadas concentraciones. El Cromo hexavalente, es extremadamente peligroso 
debido a sus características carcinogénicas, efectos irritantes especialmente en el hígado, 
pulmones y riñones (Chen et al., 2015; Sujana y Rao, 1997). 
 
El cromo trivalente presenta baja solubilidad debido a que forma enlaces insolubles con 
óxidos, hidróxidos y fosfatos. En su forma disuelta el Cr (III) es fácilmente absorbido por 
las superficies de las partículas, adicionalmente, es considerado como la forma más estable 
que se encuentra el elemento en la naturaleza y debidoa su baja solubilidad en agua es 
relativamente inmóvil. A pesar de la estabilidad que presenta, en presencia de ciertas 
especies como MnO2 puede presentarse una oxidación y llegar a valencia IV. El cromo 
hexavalente es considerado como una especie predominante en aguas superficiales y suelos 
aeróbicos. A diferencia de su estado trivalente, en valencia IV no se adsorbe a las 
superficies y presenta mayor solubilidad y movilidad que en su estado trivalente (Belay, 
2010; Chandra y Kulshreshtha, 2004). 
 
La mayoría de sales de Cr(VI) son solubles en agua, tienen gran movilidad y grandes 
tiempos de residencia en aguas superficiales y subterráneas. En este estado, es capaz de 
penetrar las membranas de los organismos mediante difusión pasiva y de acumularse hasta 
4000 veces por encima de los niveles del ambiente que los rodea (Avenant-Oldewage y 
Marx, 2000) 
 
Los principales compuestos de Cr(III) son Cr(OH)
2-
, Cr(OH)O3, y Cr(OH)
4-
 (Rai et al., 
1987), y en Cr(IV) son HCrO4
-
 Cr2O7
2
, y CrO4
-2
 siendo estas últimas tres especies las más 
encontradas en efluentes de curtiembres (Ghosh y Singh, 2005). 
 
A continuación, se muestra el modelo conceptual y las ecuaciones de los procesos que 
gobiernan el ciclo del Cromo en agua y sedimento, en este se involucra dos fases: la fase 
 15 
disuelta y la fase participada. Cuando el cromo esta disuelto experimenta interacciones 
entre la columna de agua y los poros del sedimento, la difusión representa dicha interacción. 
Para la fase particulada las principales interacciones son sedimentación, resuspensión, 
adsorción y desorción. El transporte de cromo en la columna de agua se da por procesos de 
advección y dispersión (Trento y Alvarez, 2011). 
 
Figura 4. Modelo conceptual Cromo total 
 
 Ecuaciones diferenciales 
 
Cromo en agua (CrTotal) 
 
CrTw= Transporte + Resuspensión- Sedimentación + Difusión 
 
𝑑𝐶𝑟𝑇𝑤 (𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝑇𝑟
(𝑒𝑘𝐶𝑟𝑇∙𝑡𝐶𝑟𝑇𝑖(𝑡 − 𝜏) − 𝐶𝑟𝑇𝑤(𝑡))
+
1
𝐻𝑤
[(𝑣𝑟 ∙ 𝐶𝑟𝑇𝑠(𝑡)) − (𝑣𝑠 ∙ 𝐶𝑟𝑇𝑤(𝑡) ∙ 𝐹𝑝𝑤)]
+
1
𝐻𝑤
[𝑣𝑑(𝐶𝑟𝑇𝑠) ∙ 𝐹𝑑𝑠 − 𝐶𝑟𝑇𝑤(𝑡) ∙ 𝐹𝑑𝑤] 
(13) 
 
 
 
 16 
Cromo en sedimento aerobio (CrTotal) 
 
CrTs= -Resuspensión+ Sedimentación + Difusión 
 
𝑑𝐶𝑟𝑇𝑠 (𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝐻𝑠
[−(𝑣𝑟 ∙ 𝐶𝑟𝑇𝑠(𝑡) + (𝑣𝑠 ∙ 𝐶𝑟𝑇𝑤(𝑡) ∙ 𝐹𝑝𝑤)
+ 𝑣𝑑(−𝐶𝑟𝑇𝑠(𝑡) ∙ 𝐹𝑑𝑠 + 𝐶𝑟𝑇𝑤(𝑡) ∙ 𝐹𝑑𝑤)] 
(14) 
 
Tabla 1. Variables ecuaciones diferenciales modelo Cromo total 
Variable Nombre Unidades 
Tr Tiempo de retraso día 
Hw Altura de la capa de agua m 
vs Velocidad de sedimentación m/d 
vd Velocidad de difusión m/d 
Vr Velocidad de resuspensión m/d 
Fpw Fracción particulada en el agua 
 Fdw Fracción disuelta en el agua 
 Fps Fracción particulada en el sedimento 
Fds Fracción disuelta en el sedimento 
 
3.2. Cloruros 
 
El ion Cloruro(Cl
-
) es uno de los aniones inorgánicos más frecuentes en aguas superficiales. 
Los cloruros son considerados sustancias conservativas y el transporte y decaimiento de su 
concentración en aguas se debe a procesos de adveción y dispersión. 
 
Altas concentraciones de cloruros en aguas superficiales inhiben el crecimiento y causan 
daños estructurales en células de plantas, peces y bacterias. En la industria de curtiembres 
el cloruro de sodio se utiliza en el proceso de preservación de los cueros y piquelado 
generando grandes cantidades de NaCl como residuos que son vertidos al cauce principal, 
se estima que la concentración en los efluentes puede llegar a 22.800 mg/L (Padma et al., 
2006). 
 
𝑑𝐶𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟𝑜 (𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝑇𝑟
(𝐶𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟𝑜𝑖(𝑡 − 𝜏) − 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟𝑜(𝑡)) 
(15) 
 
3.3. Sulfuros 
 
El azufre como elemento se presenta en diferentes especies en toda la naturaleza. Todas las 
plantas, animales y bacterias metabolizan sulfuros para sintetizar aminoácidos. Los sulfuros 
pueden ser asimilados como sulfatos, la reducción de los sulfatos se puede dar en 
condiciones aerobias como anaerobias (Hill y Petrucci, 1996; Langumuir, 1997). 
 17 
 
En la atmosfera, el dióxido de azufre, SO2, pertenece al grupo de constituyentes 
minoritarios atmosféricos, los gases de volcanes, emisiones de incendios forestales, la 
acción bacterial, combustión de combustibles fósiles y procesos industriales son algunas de 
las principales fuentes. Las concentraciones varían de 0 a 0.01ppm y de 0.1 a 2 ppm para 
zonas no contaminadas y zonas urbanas contaminadas respectivamente (Brown et al., 2012). 
 
En cuerpos de agua superficial, la presencia de oxigeno con el azufre forma sulfatos, SO4
-2
, 
cuando se presenta condiciones de anoxia se forma sulfuros, H2S, que es uno de los 
responsable de los malos olores en el agua. En aguas oceánicas, está presente como sulfato 
SO4
-2
 con concentraciones mayores a 1ppm. La forma química en la que se presentas los 
sulfuros en el agua depende del pH y el potencial de oxidación que haya en el sistema, tal 
como se muestra en la Figura 5. En condiciones oxidantes la tendencia es que los sulfuros 
se oxiden a sulfatos; para condiciones anoxicas, aún más oxidantes, la especie dominante 
son los sulfitos (Howard, 1998). 
 
Las reacciones redox de los sulfuros en el agua pueden ser rápidas y reversibles como el 
caso de H2S/S
2-
n y algunas irreversibles en ausencia de actividad bacteriana como en la 
reducción de SO4
-2 
a H2S (Langmuir, 1997). 
 
 
Figura 5. Diagrama de especiación de sulfuros pE/pH (Howard, 1998) 
La reducción del azufre elemental da paso a la formación de ácido sulfhídrico que tiene 
equilibrio entre la fase liquida y la fase gaseosa. El resultado de dicho equilibrio es la 
presencia de H2S en un amplio rango de pH, ver Figura 6. La importancia de modelar ácido 
sulfhídrico son los efectos tóxicos que presenta en la salud humana relacionados con su alta 
volatilidad, el 99% se volatiliza (Howard, 1998). 
 
La exposición a altas concentraciones de ácido sulfhídrico puede causar problemas en el 
sistema respiratorio y nervioso humano. La Administración de Seguridad y Salud 
Ocupacional de EEUU (OSHA, por sus siglas en inglés) establece un límite máximo de 
exposición en lugares de trabajo de 20 ppm para una exposición de 15 minutos. Por otro 
lado, el Instituto Nacional para Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) recomienda un 
límite máximo de exposición de 10 ppm para una exposición no mayor a 10 minutos, 
 18 
igualmente, determina que exposiciones mayores a 100 ppm son altamente peligrosas para 
la salus de los trabajadores (ATSDR, 2014). 
 
 
Figura 6. Especiación de los sulfuros (Howard, 1998) 
 
A continuación se presenta el modelo conceptual simplificado de las especies que son 
modeladas al igual que las ecuaciones diferenciales que representan procesos de transporte 
y sus principales interacciones. Estas son: sulfuros (S
2-
, H2S, HS
-
), sulfatos (SO4) y sulfitos 
(SO3). 
 
Figura 7. Modelo conceptual Sulfuros. Adaptado de: Santos, 2010. 
 
 Ecuaciones diferenciales 
 
Sulfuros 
 
Sulfuros=Transporte-Reacción (Sulf-SO4)- Reacción (Sulf-SO3)+Reacción (SO4-Sulf) -
Volatilización H2S 
 
 
𝑑𝑆𝑢𝑙𝑓(𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝑇𝑟
(𝑒−𝑘𝑆𝑢𝑙𝑓∙𝑡𝑆𝑢𝑙𝑓𝑖(𝑡 − 𝜏) − 𝑆𝑢𝑙𝑓(𝑡))
+ [− 𝑆4 ∙ 𝑆𝑢𝑙𝑓(𝑡) − 𝑆2 ∙ 𝑆𝑢𝑙𝑓(𝑡)] + [𝑆1 ∙ 𝑆𝑂4 − 𝑣𝑣 ∗ 𝑆𝑢𝑙𝑓(𝑡) ∙ 𝐵3] 
(16) 
 
 
 
 
 
 19 
Sulfatos 
 
SO4=Transporte + Reacción (SO3-SO4) + Reacción (Sulf-SO4)- Reacción (SO4-Sulf) 
 
𝑑𝑆𝑂4(𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝑇𝑟
𝑒−𝑘𝑆𝑂4∙𝑡 (𝑆𝑂4𝑖(𝑡 − 𝜏) − 𝑆𝑂4(𝑡)) + 𝑆3 ∙ 𝑆𝑂4(𝑡) + 𝑆4 ∙ 𝑆𝑢𝑙𝑓(𝑡)
− 𝑆1 ∙ 𝑆𝑂4(𝑡) 
(17) 
Sulfitos 
 
SO3=Transporte+ Reacción (Sulf-SO3)-Reacción (SO3-SO4) 
 
𝑑𝑆𝑂3(𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝑇𝑟
(𝑒−𝑘𝑆𝑂3∙𝑡𝑆𝑂3𝑖(𝑡 − 𝜏) − 𝑆𝑂3(𝑡)) + [𝑆2 ∙ 𝑆𝑢𝑙𝑓(𝑡) − 𝑆2 ∙ 𝑆𝑂3(𝑡)] (18) 
 
Las ecuaciones de equilibrio químico y constantes de disociación para los sulfuros se 
presentan a continuación 
 
 𝐻2𝑆 ⟷ 𝐻𝑆
−+ 𝐻+ 𝑝𝐾1 = −98.080 +
5765.4
𝑇
+ 34.6436 ∙ 𝐿𝑜𝑔 𝑇 
 (Langmuir, 1997) 
(19)Por el contrario, la segunda constante de disociación es poco conocida y varios 
investigadores han determinado valores de pK2 entre 12.44 a 17.1 (Langmuir, 1997). 
 
𝐻𝑆− ⟷ 𝑆−2 + 𝐻+ 𝑝𝐾2 = 13.9 (𝐻𝑜𝑤𝑎𝑟𝑑𝑠, 1998) 
(20) 
 
 
 20 
4. Tramo de estudio y Datos de campo 
 
4.1. Definición tramo de estudio 
 
El tramo de estudio se localiza en el Departamento de Cundinamarca, en los Municipios de 
Villapinzon y Chocontá, tiene una longitud de 3,3 kilómetros y comprende desde el punto 
Stock 4:40 hasta Puente Hacienda. Su localización hace parte de la Cuenca Alta Superior 
del Río Bogotá. El Río Bogotá nace en el páramo de Guacheneque a 3300 m.s.n.m. En su 
nacimiento, la calidad del agua es buena, sin embargo, a lo largo de su cauce los 
asentamientos humanos y las industrias que se encentran ubicadas sobre su margen 
impactan de forma negativa sobre el recurso hídrico. 
 
A tan solo 5 Kilómetros de su nacimiento se encuentra en municipio de Villapinzón que 
descarga las aguas residuales de sus habitantes directamente al río sin ningún tipo de 
tratamiento. Adicional a la alta carga que recibe de materia orgánica y coliformes totales, 
aguas abajo del municipio se encuentra una zona industrial de curtiembres, que actualmente 
cuenta con 110 industrias abiertas. 
 
En términos generales, a lo largo del cauce principal no se presentan fuertes problemas de 
contaminación por metales pesados salvo en algunos tramos puntuales. El caso más crítico 
que se presenta son las altas concentraciones de Cromo encontradas en la cuenca alta del 
río Bogotá y en la cuenca del Tunjuelo debido a las industrias de curtiembres que se 
encuentran en la zona. Metales como Plomo, Niquel y Cadmio se encuentras bajo 
concentraciones permisibles para uso agrícola, pecuario y potable, a excepción del Plomo 
que sobrepasa el estándar de calidad para uso potable (CAR, 2006; Santos, 2010; Rojas, 
2014). 
 
Dentro del tramo de estudio se definieron tres puntos en los cuales se realizaron las 
campañas de monitoreo, tomas de muestras y aforos. A continuación se presenta la 
información correspondiente a los sitios de muestreo y su ubicación geográfica. 
 
Tabla 2. Sitios de monitoreo 
Sitio de medición Elevación m.s.n.m. Abscisa N (m) E (m) Lat N Long W 
Stock 4:40 2650 K011+161 1065565 1049677 5°11'30.3'' 73°37'58.5'' 
Aguas abajo 
Chingacio 
2646,34 K012+969 1064624 1048896 5°10'59.7'' 73°38'23.9'' 
Puente intermedio 2642,71 K014+470 1064396 1048348 5°10'52.8" 73°38'44.7" 
 
Tabla 3. Características geométricas 
Tramo 
Longitud 
tramo (Km) 
Pendiente Ancho (m) 
Forma de la sección 
transversal 
Tramo 1Stock 4:40 - Aguas 
abajo Chingacio 
1,808 0,00242 5,4 Rectangular 
Tramo 2 Aguas abajo Chingacio 
- Puente intermedio 
1,501 0,00242 5 Rectangular 
 21 
 
Figura 8. Localización puntos de monitoreo 
4.2. Datos de campo 
 
Para la toma de muestras se ejecutaron dos campañas de monitoreo y de calidad de agua, la 
primera realizada por Sandoval (2016) el 27 de Noviembre de 2015 y la segunda 
desarrollada durante éste proyecto el 8 de Abril de 2016 de manera conjunta con Sandoval 
(2016). 
 
Los puntos de muestreo corresponde a Stock 4:40, aguas debajo de la quebrada Chingacio y 
Puente Hacienda, tal como se muestra en la Figura 8. En cada punto se realizaron 
mediciones continuas cada 10 minutos de pH, oxígeno disuelto, temperatura y 
conductividad. De igual forma, se tomaron tres muestras puntuales de agua por cada sitio 
para ser enviadas y analizadas en el laboratorio para conocer las concentraciones de los 
determinantes de calidad del agua. Para los sedimentos, se tomó una muestra por punto que 
al igual fue enviada para ser analizada por el laboratorio. 
 
Los análisis realizados para las muestras de agua fueron: alcalinidad, coliformes totales, 
DQO, DBO filtrada, DQO, DQO filtrada, fósforo orgánico, fósforo total, manganeso total, 
manganeso soluble, cromo, cromo disuelto, nitratos, nitrógeno amoniacal, nitrógeno total 
de Kjeldahl, sólidos suspendidos totales, sólidos suspendidos volátiles, cloruros, sulfatos, 
 22 
sulfitos y sulfuros. Para los sedimentos, los análisis reportan la concentración de cromo en 
base seca, para la campaña del 27 de Noviembre de 2015 y para la campaña del 8 de Abril 
de 2016 se adicionaron los análisis de cromo disuelto, cloruros y sulfatos. 
 
4.2.1. Campaña 27 de Noviembre de 2015 
 
4.2.1.1. Datos in Situ 
 
 
 
 
 
 23 
 
Figura 9. Resultados monitoreo campaña 27 de Noviembre de 2015 
En la primera campaña, la temperatura del agua presenta un incremento a lo largo de las 
horas de muestreo, donde inicia con 15ºC y logra valores cercanos a los 18ºC. 
 
Los registros de conductividad evidencian un pico con una concentración elevada 
evidenciado eventos de contaminación. En la figura se puede evidenciar los procesos 
advectivos y difusivos a lo largo del tiempo y el espacio. Para el caso del oxígeno disuelto, 
la mayor parte del tiempo en el primer punto de monitoreo los valores registrados están por 
encima de 4 mg/L, sin embargo, tanto para aguas debajo de la quebrada Chingacio como de 
Puente Hacienda la concentración es inferior al estándar decretado por la CAR (2006). Lo 
anterior muestra el impacto que tiene la contaminación sobre el recurso y las consecuencias 
que se pueden presentar aguas debajo de las descargas de las curtiembres. 
 
Los valores de pH, tiene un alto rango de fluctuación debido a los posibles descargas aguas 
residuales e industriales que se presentan aguas arriba de Stock 4:40. La Figura 9 muestra la 
capacidad de amortiguamiento que presenta el río siendo capaz de estabilizar el pH en un 
valor cercano a 7 en el punto Puente Hacienda. 
 
4.2.1.2. Resultados del laboratorio 
 
 24 
 
 
 
Tabla 4. Resultados del análisis de laboratorio campaña 27 de Noviembre 2015 
Punto de 
muestreo 
Hora 
A
lc
a
li
n
id
a
d
 
T
o
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C
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P
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rt
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mg/L 
UFC/
100 
mL mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/l mg/L mg/L mg/L 
Stock 4:40 
10:30 28.7 37600 20.8 30.4 43.7 0.18 0.45 0.27 0.1 2.5 6.7 4.2 29 0.217 0.012 0.21 0.009 0.003 
11:40 28.9 40 14.7 21.5 45.1 0.17 0.63 0.46 0.51 12.4 17.3 4.9 46 7.9 0.05 7.79 0.045 0.005 
12:20 25.3 7600 8.2 12 31 0.1 0.5 0.4 0.13 7.5 10.6 3.1 33 5.57 0.03 5.29 0.029 0.001 
Chingacio 
11:00 38.1 42100 23.7 34.7 65.5 0.1 0.47 0.37 0.11 4.5 10.5 6 17 0.081 0.028 0.078 0.025 0.003 
12:40 30.5 37600 7.6 11.1 28.8 0.1 0.42 0.32 0.15 3.6 6.1 2.5 17 0.538 0.033 0.512 0.032 0.001 
14:00 34.1 42100 8.6 12.6 25.2 0.1 0.42 0.32 0.1 11.2 14.6 3.4 17 2.45 0.055 2.41 0.049 0.006 
Puente 
Hacienda 
11:40 35.3 43800 16.8 24.6 56 0.2 0.46 0.26 0.24 4.5 11 6.5 21 0.158 0.047 0.136 0.045 0.002 
13:00 37.3 23100 10 14.6 20 0.1 0.36 0.26 0.28 3.5 6.1 2.6 14 0.154 0.05 0.143 0.044 0.006 
14:40 35.6 22600 9.5 14 38.8 0.24 0.4 0.16 0.1 11.6 16.2 4.6 18 1.47 0.055 1.45 0.052 0.003 
 
 
 
 25 
Tabla 5. Resultado análisis de lodos campaña 27 de Noviembre 2015 
Lodos 
Punto Stock 4:40 Chingacio Puente Hacienda 
Hora 13:00 14:30 15:00 
Cr (mg/Kg-Bs) 1023 905 541 
 
Los resultados del análisis de cromo total en sedimentos, Tabla 5, muestran altas 
concentraciones del metal presente en la capa superficial de éstos. Lo anterior, evidencia 
los procesos de sedimentación y acumulación de cromo debido a las descargas de aguas 
residuales de la industria de las curtiembres.Para el caso de los demás determinantes analizados en el laboratorio, se puede apreciar la 
dinámica temporal y espacial en el tramo de estudio. 
 
Para el caso de los sólidos suspendidos totales, en los tres puntos de muestreos se presentan 
concentraciones mayores a las metas de calidad propuestas por la CAR (2006) para el 2020. 
Es así como en Stock 4:40 la concentración de SST es hasta 5 veces mayor que la decreta la 
norma. Por otro lado, los valores registrados para BDO5 se encuentran igualmente por 
encima del estándar deseado, sin embargo, en la gráfica se evidencia la capacidad 
asimilativa del río donde logra disminuir la carga orgánica inicial atenuando la 
concentración a lo largo del tiempo y el espacio. 
 
Los valores registrados para fosfatos se encuentran por debajo de los límites definidos por 
la Resolución 2115. Los Nitratos presentan concentraciones inferiores a los límites 
máximos definidos por la CAR (2006), mientras que para el nitrógeno amoniacal los 
valores registrados exceden la concentración máxima permisible. 
 
El análisis de metales pesados reportado para manganeso total muestra que para las últimas 
muestras tomadas en los puntos aguas debajo de la quebrada Chingacio y Puente Hacienda 
la concentración excede la normativa Colombiana. Para el caso de cromo total, durante toda 
la campaña se registran concentraciones superiores al estándar. 
 
 
 26 
 
 
 
 
 27 
 
 
 
 
 28 
 
 
 
 
 
 29 
 
 
Figura 10. Resultados del laboratorio campaña 27 de Noviembre de 2015 
 
4.2.2. Campaña 8 de Abril de 2016 
 
4.2.2.1. Datos in Situ 
 30 
 
 
 
Figura 11. Resultados monitoreo campaña 8 de Abril 2016 
 31 
En la campaña realizada el 8 de Abril de 2016, los valores de temperatura presentan una 
tendencia dinámica en un rango desde 15,5ºC hasta 17,5ºC. 
 
Por su parte, los registros de conductividad evidencian picos en las concentraciones 
registradas en los tres sitios de muestreo lo cual indica presencia de posibles descargas de 
aguas industriales que general aumento en la conductividad. Al igual que en la campaña 
pasada, el comportamiento ilustra los procesos de advección y dispersión longitudinal en el 
tramo de estudio. Para el caso del oxígeno disuelto, se presenta una caída drástica en la 
concentración de oxígeno que desciende hasta valores cercanos a 3 mg/L en el punto Stock 
4:40, concentración por debajo del estándar de calidad del agua para en río Bogotá 2020. 
Para los siguientes puntos, aguas debajo de la quebrada Chigacio y Puente Hacienda, las 
concentraciones superan los 4 mg/L. 
 
Para el pH, en el primer punto de muestreo se presenta un incremento a lo largo del tiempo 
desde valores cercanos a 7 hasta 9.5, lo anterior puede ser ocasionados debido a fuentes de 
contaminación puntuales aguas arriba de Stock 4:40. En el caso aguas debajo de la 
quebrada Chingacio y Puente Hacienda, los valores se mantienen en un rango contante de 
8,5 y 7,5 respectivamente. 
 
4.2.2.2. Resultados del laboratorio 
 
 32 
 
Tabla 6. Resultados del análisis de laboratorio campaña 5, parte 1 
 
Punto de 
muestreo 
Hora 
A
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F
ó
sf
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ro
 
O
rg
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N
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ra
to
s 
N
it
ró
g
en
o
 
a
m
o
n
ia
ca
l 
 
mg/L- 
CaCO3 
UFC/100 
mL 
UFC/100 
mL 
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 
Stock 4:40 
10:45 33,1 4000 24000 10,5 5,3 5,1 29,6 11,7 17,9 0,51 0,53 0,02 0,11 4,4 
11:10 35,2 300 16400 8,3 3,5 4,8 24,6 14,3 10,3 0,49 0,5 0,01 0,11 4,6 
12:40 39 60000 80000 14,7 5,5 9,2 30,1 17,4 12,7 0,46 0,47 0,01 0,15 4,5 
Aguas 
abajo 
Chingacio 
12:00 39,9 30000 70000 7,3 2 5,3 20,1 14,1 6 0,37 0,38 0,01 0,1 6,2 
12:40 38,6 4400 20000 6,5 2,8 3,7 20 11,9 8,1 0,36 0,39 0,03 0,1 5,9 
15:30 43,6 10400 30000 8,6 3 5,6 23,9 11,5 12,4 0,47 0,47 0 0,1 5,6 
Puente 
Hacienda 
12:10 44,72 2800 80000 7,92 2,1 5,82 37,35 14,63 22,73 0,36 0,42 0,05 0,11 7 
12:30 39,5 1400 15600 6,1 2,1 4 27 11,5 15,5 0,34 0,56 0,22 0,11 6 
15:40 40,2 200 800 6,2 3,6 2,6 23,6 15 8,6 0,39 0,5 0,1 0,15 5,7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 33 
 
 
 
 
 
Tabla 7. Resultados del análisis de laboratorio campaña 5, parte 2 
Punto de 
muestreo 
Hora 
N
it
ró
g
en
o
 
to
ta
l 
K
je
ld
a
h
l 
N
it
ró
g
en
o
 
O
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S
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S
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S
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S
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F
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C
ro
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C
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M
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n
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M
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n
g
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D
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M
a
n
g
a
n
es
o
 
P
a
rt
ic
u
la
d
o
 
C
lo
ru
ro
s 
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 
Stock 4:40 
10:45 7 2,6 10,4 5,2 5,2 17,4 0,9 2,1 0,284 0,153 0,084 0,078 0,006 52,1 
11:10 6,8 2,2 13,2 5,2 8 15,7 0,5 1,4 0,184 0,094 0,086 0,079 0,007 65,2 
12:40 8 3,5 15,3 6 9,3 22 0,5 1,6 0,186 0,097 0,095 0,09 0,004 152 
Aguas 
abajo 
Chingacio 
12:00 8,7 2,5 14 6 7,7 25,1 0,5 0,5 0,185 0,08 0,091 0,087 0,004 44 
12:40 8 2,1 9,7 4,3 5,3 26,7 0,6 1,8 0,202 0,097 0,094 0,086 0,008 53,2 
15:30 8,2 2,6 24 9,5 15 39,7 0,7 0,8 0,197 0,106 0,117 0,111 0,006 180 
Puente 
Hacienda 
12:10 9,3 2,3 45 13 31 28,4 0,8 1,4 0,472 0,162 0,108 0,102 0,006 74,5 
12:30 8,5 2,6 11 2,7 8,7 25,5 0,9 1,4 0,139 0,062 0,096 0,089 0,007 54 
15:40 7,5 1,8 14 4 9,7 20,4 0,7 2,1 0,146 0,061 0,101 0,094 0,008 89 
 
 
 
 
 34 
 
Tabla 8. Resultado análisis de lodos campaña 8 de Abril 2016 
Lodos 
Punto Stock 4:40 Chingacio Puente Hacienda 
Hora 13:20 15:40 16:10 
Cr (mg/Kg-Bs) 14861 1975 1131 
Cr disuelto(mg/L) 1,8 0,747 0,073 
Cloruros (mg/L) 4,5 7 5,3 
Sulfatos (mg/L) 39,5 20,4 41,6 
 
En esta campaña se realizaron más análisis a los sedimentos. Los resultados muestran que 
la mayor parte del cromo total se encuentra en su forma particulada con concentraciones 
incluso 10 veces mayores a las reportadas en la campaña del 27 de Noviembre 2015. A 
pesar de que la concentración de cromo disuelto es significativamente menor ésta es 
importante en el proceso de difusión entre la fase sólida y la columna de agua. La Tabla 8, 
muestra los resultados para el análisis de cloruros y sulfatos donde se puede apreciar una 
tendencia fluctuante en la concentración reportada en la fase sólida. 
 
Los resultados del laboratorio para los determinantes convencionales en la fase liquida 
reportan concentraciones dentro de los límites máximos definidos por el acuerdo 24 de la 
CAR 2006 para fosfatos y nitratos. Para el caso de los sólidos suspendidos totales, las 
concentraciones para los tres puntos de muestreos se encuentran por encima de los valores 
definidos. 
 
Por otro lado, las concentraciones de BDO5 en el primer punto de muestreo alcanza superan 
el estándar, 7 mg/L, sin embargo, se puede apreciar que a lo largo del tramo el río es capaz 
de asimilar la carga orgánica y disminuir la concentración a los límites deseados en el 
último lugar de muestreo. 
 
Los resultados para metales pesados en el caso del manganeso, presentan concentraciones 
mayores a los límites estipulados por la normativa Colombiana, concentraciones que tienen 
implicaciones aguas abajo ya que afecta el procesos de la planta Tibitoc. Para el cromo total, 
en toda la campaña se presentan concentraciones que superan los límites estipulados por la 
CAR (2006), las altas concentraciones son el resultado de las descargas industriales de la 
industria de curtiembres aguas arriba del tramo de estudio. Estos efluentes también emiten 
concentraciones de sulfatos y cloruros, pero estos se encuentran dentrodel estándar (CAR, 
2006). 
 35 
 
 
 
 36 
 
 
 
 37 
 
 
 
 
 38 
 
 
 
 
 39 
 
 
 
 40 
 
 
 
 41 
 
Figura 12. Resultados del laboratorio campaña 8 de Abril 2016 
 
 42 
5. Calibración del modelo 
 
La calibración del modelo se realizó con información de 5 campañas realizadas bajo 
diferentes condiciones de caudal. Las tres primeras campañas corresponde a los estudios 
realizados por la Universidad Nacional y la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de 
Bogotá (2009) La cuarta campaña fue realizada durante la Tesis de Maestría de Sandoval 
(2016) y la quinta campaña se realizó durante la realización del presente trabajo con la 
colaboración de Sandoval (2016). Los diversos caudales presentados en cada campaña 
permiten calibrar el modelo bajo diferentes condiciones hidrológicas lo cual permite 
representar de mejor manera los diferentes procesos asociados tanto a la hidráulica como a 
las interacciones de los determinantes. 
 
Tabla 9. Campañas de calidad de agua Río Bogotá 
Campaña Caudal (m3/s) Fecha 
1 0,55 28/05/2009 
2 3,78 05/08/2009 
3 0,82 29/09/2009 
4 0,538 27/11/2015 
5 0,285 08/04/2016 
 
5.1. Calibración hidráulica 
 
La calibración hidráulica se realizó por medio del modelo MDLC ADZ QUAZAR 
(Camacho, 1997) el cual permite integrar los procesos de flujo y transporte de solutos. En 
el modelo se introducen las características físicas propias del tramo como: ancho, pendiente, 
y la longitud de los tramos. Adicionalmente, se introducen información del caudal en la 
cabecera y los registros de conductividad. 
 
A partir de la calibración fue posible calibrar los parámetros n de Manning y Fracción 
Dispersiva. La Tabla 10 y la Tabla 11 muestran los resultados de la calibración para los 
tramos uno y dos respectivamente. 
 
Tabla 10. Calibración hidráulica tramo 1 
Tramo 1 
Parámetro campaña 2 campaña 3 campaña 4 campaña 5 
Q (m
3
/s) 3,78 0,82 0,538 0,285 
n de Manning 0,0616 0,0907 0,1041 0,1148 
FD 0,2265 0,2209 0,3253 0,3245 
R
2
 0,9406 0,9187 0,9893 0,9655 
Tv (h) 0,7541 1,6091 2,0999 2,8269 
Ta (h) 0,5833 1,2535 1,416 1,9097 
 
 43 
Tabla 11. Calibración hidráulica tramo 2 
Tramo 2 
Parámetro campaña 1 campaña 2 campaña 3 campaña 4 campaña 5 
Q (m
3
/s) 0,55 2,33 0,82 0,538 0,285 
n de Manning 0,0606 0,0343 0,0183 0,0513 0,0539 
FD 0,6522 0,3918 0,3279 0,6936 0,6963 
R
2
 0,9189 0,9765 0,9936 0,9813 0,9838 
Tv (h) 1,1974 0,4933 0,9048 1,0878 1,4266 
Ta (a) 0,4164 0,3 0,6081 0,333 0,4333 
 
A partir de los resultados anteriores, es posible realizar una regresión entre el n de Manning 
y los caudales, mostrando que existe una relación lineal entre estos. Lo mismo sucede con 
la fracción dispersiva para la cual se realiza la misma regresión. En la Figura 13 y en la 
Figura 14 se presentan los resultados para cada campaña. En éstas se puede apreciar que a 
mayor caudal, los valores para los dos parámetros disminuyen. 
 
 
Figura 13. Calibración parámetros del modelo campaña 5 tramo 1 
 
Figura 14. Calibración parámetros del modelo campaña 5 tramo 2 
 
A continuación se presentan las gráficas de calibración para cada campaña en los tramos de 
estudio. 
 
 44 
 
Campaña 2 Campaña 3 
 
Campaña 4 Campaña 5 
Figura 15. Gráficas de calibración tramo 1 
 
 
Campaña 1 Campaña 2 
 45 
 
Campaña 3 Campaña 4 
 
Campaña 5 
Figura 16. Gráficas de calibración tramo 2 
A partir de la información anterior es posible concluir que la calibración hidráulica permite 
representar los procesos de transporte de solutos de manera óptima para cualquier caudal. 
De esta forma, es posible obtener una buena representación para los determinantes de 
calidad al momento de ser calibrados. 
 46 
6. Normativa 
 
Para realizar una comparación de posibles escenarios de tratamiento se realiza una revisión 
bibliográfica y compilación de las normas vigentes en Colombia. 
 
6.1. Acuerdo 043 de 2006 CAR 
 
El acuerdo 043 de 2006 establece los objetivos de calidad del agua para la cuenca del Río 
Bogotá para el año 2020. Este acuerdo contempla los usos actuales y potenciales del agua 
de acuerdo a las normas definidas en el Decreto 1594 de 1984 y estudios realizados en el 
río y en la cuenca. 
 
Así mismo, el Artículo 1, clasifica la cuenca en usos y valores de parámetros de calidad 
fijados por clase. De acuerdo a lo anterior, el tramo de estudio se clasifica como Clase II 
que corresponde a valores de usos del agua para consumo humano y doméstico con 
tratamiento convencional, uso agrícola y pecuario 
 
Tabla 12. Objetivos de calidad de agua río Clase II 
Parámetro Unidad Límite 
DBO mg/L 7 
OD >4 
Coliformes Totales NMP/100 ml 20000 
Nitratos mg/L 10 
Nitritos mg/L 10 
Sólidos Suspendidos mg/L 10 
Amoniaco CL
96
50
1
 1 
Cloruros mg/L 250 
Cr (VI) mg/L 0,05 
pH Unidades 5-9 
Sulfatos mg/L 400 
 
Las restricciones de esta clase no beben exceder 5000 NMP de coliformes totales para riego 
de frutas que se consuman con cascara y hortalizas de tallo corto, para coliformes fecales 
no debe exceder 1000 NMP para el mismo fin. 
 
 
 
 
 
1
 CL
96
50 : Denominase a la concentración de una sustancia, elemento o compuesto, solo o en 
combinación, que produce la muerte al cincuenta por ciento (50%) de los organismos sometidos a 
bioensayos en un período de noventa y seis (96) horas. 
 47 
6.2. Decreto 0631 de 2015 
 
Por el cual se establece los parámetros y los valores máximos permisibles en los 
vertimientos puntuales a cuerpos de agua superficial y a los sistemas de alcantarillado 
público y se dictan disposiciones 
 
La industrial de fabricación de artículos de piel, curtido y adobo de pieles hacer parte del 
sector Actividades de fabricación y manufactura de bienes 
 
Tabla 13. Parámetros y valores máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de agua superficial 
Parámetro Unidades Límite 
pH 
 
6-9 
DQO mg/L 1200 
DBO5 mg/L 600 
SST mg/L 600 
Sólidos sedimentables mg/L 2 
Grasas y Aceites mg/L 60 
Cloruros mg/L 3000 
Sulfuros mg/L 3 
Cromo mg/L 1,5 
 
6.3. Normativa internacional 
 
Se realizó una revisión de los estándares en diferentes países y organización para 
determinar el estándar de cromo en agua aceptable para consumo humano. 
 
Tabla 14. Normativa internacional para cromo en agua para consumo humano 
País Estándar (mg/L) Fuente 
Argentina 0,05 (MISP, 2003) 
Colombia 0,05 (MADS, 2007) 
Estados Unidos 0,1 (USEPA, 2016) 
Unión Europea 0,05 (UE, 1998) 
Perú 0,05 (MSP, 2011) 
México 0,05 (SSM, 1994) 
OMS 0,05 (OMS, 2004) 
 
 
 48 
7. Escenarios 
 
En el presente trabajo se proponen dos escenarios de tratamiento para los efluentes de las 
curtiembres en la zona. El primero, una reducción en la concentración de los efluentes de 
las curtiembres a partir de producción más limpia la cual se basa en mejoramiento del 
proceso productivo. El segundo escenario, es tratar las aguas residuales bajo técnicas 
convencionales de tratamiento en donde totas las descargas de las curtiembres se colectan, 
se tratan en un solo punto y se vierten al río. 
 
Las reducciones de cargas contaminantes se realizan de acuerdo a investigaciones y 
trabajos previamente consultados en la literatura. 
 
7.1. Caracterización efluentes 
 
Los efluentes de las curtiembres se caracterizan por tener altas concentraciones de cloruros, 
sulfuros y cromo que resultan como desecho de dicha actividad. Los procesos de pelambre 
y curtido tienen una DBO de 14000 mg/L (CCB, 2005). En cuanto al volumen de los 
residuos generados, el 62% corresponde a la piel inicial que lleva a rellenos sanitarios sin 
ningún tipo de tratamiento. Algunas curtiembres, reciclan estos residuos en forma de 
compost y grasas. Se estima un consumo de agua de 25 m
3
 de agua por tonelada de piel 
cruda (UNAL-SWITCH, 2011). 
 
Ceron (2011) en su trabajo acerca de un sistema físico-químicopara el tratamiento de aguas 
residuales de curtiembres realiza una caracterización de los efluentes de curtiembres por 
proceso, en la Tabla 15, Tabla 16 y Tabla 17 se presentan los resultados. 
 
Tabla 15. Caracterización efluente de pelambre 
Efluente de pelambre 
Parámetro Unidad Valor medio 
DQO mg/L 41919 
DQO soluble mg/L 12881 
SST mg/L 1848 
SSV mg/L 1042 
pH - 12,18 
Sulfuros mg/L 337 
Conductividad µS/cm 49,4 
Turbidez NTU 9680 
 
Tabla 16. Caracterización efluente de curtido 
Efluente de curtido 
Parámetro Unidad Valor medio 
DQO mg/L 18408 
 49 
DQO soluble mg/L 4493 
SST mg/L 1673 
SSV mg/L 251 
pH - 3,52 
Cromo total mg/L 5050 
Conductividad µS/cm 127,9 
Turbidez NTU 88,3 
 
Tabla 17. Caracterización efluente de remojo 
Efluente de remojo 
Parámetro Unidad Valor medio 
DQO mg/L 11812 
SST mg/L 1044 
SSV mg/L 330 
pH - 7,5 
Sulfuros mg/L 31,62 
conductividad µS/cm 54,1 
Turbidez NTU 1580 
Cloruros mg/L 9891,14 
 
A continuación se presenta los límites de emisión propuestos para los vertimientos de una 
industria de curtiembre con tratamiento (UNAL-SWITCH, 2011). 
 
Tabla 18. Límites de emisión propuestos para vertimientos las curtiembres 
Parámetros Límites de emisión (mg/L) Carga (Kg/ Tn piel) 
pH 6 - 8.5 6 - 8.5 
Temperatura 30 30 
DBO5 60 1,5 
DQO 120 3 
SST 100 2,5 
Sulfuros 1 0,03 
Sulfatos 500 12,5 
Grasas y Aceites 100 2,5 
Amoníaco(NH4+) 1 0,03 
Nitratos (NO3-) 50 1,25 
Cromo Total 0 0 
Cr 6 0 0 
Cloruros 0 0 
Consumos de agua 15-25 25 m3/Ton 
 50 
7.2. Producción más Limpia 
 
Debido a los altos costos que requiere un tratamiento convencional para las altas cargas 
contaminantes de la industria de curtiembres, los sistemas de producción más limpia nacen 
como una estrategia de prevención y mitigación de contaminación, que van en paralelo a 
los principios de sostenibilidad de la declaración de Río (UNAL-SWITCH, 2011). 
 
La producción más limpia (PML) se define como: “La continua aplicación de una 
estrategia integrada ambiental y preventiva de procesos, productos y servicios para 
aumentar la eficiencia general y reducir los riesgos para los humanos y el ambiente” 
(UNDP, 1999). 
 
Un aspecto a destacar en los sistemas de producción más limpia es la inclusión social, en 
donde se trabajó en conjunto con la comunidad bajo principios de participación, resolución 
de conflictos, negociación y aprendizaje. Como resultados del proyecto UNAL-SWITCH 
(2011), desde 2004 hasta el 2009, 12 curtidoras legalizadas habían logrado reducir sus 
residuos de cromo en un 70%, 73% de residuos de azufre, 46% de BDO y disminuir el 
consumo de agua en un 70%. Lo anterior muestra que si los programas se llevan a cabo de 
forma integrada es posible lograr grandes resultados. 
 
Existe una variedad de técnicas de sistemas de producción más limpias. A continuación se 
presenta un resumen con las remociones típicas por proceso que se podrían obtener al 
implementar éstas mejoras en el sistema. La Figura 17 presenta los sistemas que pueden ser 
implementados por proceso (UNAL-SWITCH, 2011). En la Tabla 19 se exponen los 
valores de remoción típicos para las tecnologías que se ilustran en cursiva en la Figura 17 
 
 
Figura 17. Proceso curtido de pieles 
 
 
 
Remojo 
Recuperación 
manual de sal 
Lavado en 
forma 
discontinua 
Adición de 
tensoactivos 
biodegradables 
Pelambre y 
encalado 
Pelambre 
ecológico con 
inmunización de 
pelo 
Recirculación del 
baño de pelambre 
Desencalado 
Desencalado con 
productos con 
productos libres de 
nitrógeno 
Desencalado 
con dióxido 
de carbono 
Piquelado 
Piquelado sin 
sal 
Curtido 
Recirculación 
de baños de 
cromo 
Recuperación 
de cromo 
Agotamiento 
de cromo 
 51 
Tabla 19. Reducción esperada por proceso en la implementación de PML 
Proceso Parámetros a reducir % Reducción 
Remojo 
Cloruros 8% -10% 
Consumo de agua 60% 
DQO 90% - 95% 
Pelambre y encalado 
DQO y DBO 30% - 50% 
Sulfuros 50% 
Sólidos suspendidos 50% 
NKT 50% - 70% 
Descarne Consumo de químicos 10%- 20% 
Desencalado 
Nitrógeno amoniacal 60%- 65% 
Consumo de químicos 30%-40% 
NKT 20%- 30% 
Piquelado 
Cloruros 80% 
ácido fórmico o ácido sulfúrico 20%- 25% 
Curtido 
Cromo utilizado 30% 
Cromo en el efluente 60% - 90% 
Teñido Contaminación debido a tintes 90% 
 
De acuerdo a lo anterior, se esperan remociones de consumo de agua entre 70-75%, 
sulfuros 40-50%, cromo 40-50% y cal 30-40%, DBO 40-80%, SST 79-98% S
2
 72-87%. 
 
7.3. Tratamiento convencional al final del tubo 
 
El tratamiento convencional al final del tubo que se propone es un solo sistema que capte 
todas las aguas residuales de las industrias de curtiembres en la zona, las trate y las vierta al 
río en un solo punto a río. 
 
El sistema esta conformado por un tratamiento preliminar, tratamiento primario, 
tratamiento secundario y sistemas combinados. El tratamiento preliminar y primario cuenta 
con rejillas, un desarenador y un sistemas de sedimentación convencional; el secundario 
consta de un sistema biológico, en este se contempla la opción de un tratamiento aerobio 
y/o uno anaerobio. Por otro lado, los sistemas combinados pueden ser un reactor biológico 
acoplado a oxidación por ozono, tratamiento con Thiobacillus ferrooxidans y oxidación 
Fenton o coagulación química acoplada a digestión anaeróbica (Ceron, 2011; Correa y 
Marín, 2010). 
 
Los tratamientos aerobios por su parte, remueven el 80% de DQO y el 90% de DBO5, es 
importante destacar que la eficiencia del sistema depende de las concentraciones de 
cloruros y amoniaco, si éstas son muy elevadas disminuyen los porcentajes de remoción 
hasta un 40%, las remociones para TKN y amoniaco son del 80% y hasta un 99% 
respectivamente. En la etapa anaerobia, los porcentajes para DBO5 y DQO pueden ser 
 52 
superiores al 90%, entre 65%-90% para taninos y de 60%-90% para nitrógeno total. Los 
sistemas combinados se hacen necesarios ya que con el tratamiento biológico no es posible 
obtener remociones significativas para cromo y sulfuros que con estas tecnologías alcanzan 
remociones del 72% y 62% respectivamente (Ceron, 2011). 
 
 
 53 
8. Conclusiones y Recomendaciones 
 
Debido al alto grado de contaminación que presenta la cuenca alta del río Bogotá modelar 
determinantes convencionales como no convencionales se hace necesario para entender las 
dinámicas de los cuerpos de agua así como sus interacciones y la calidad de sus efluentes. 
De esta forma, se hace posible determinar los impactos de las actividades humanas aguas 
arriba y los conflictos de uso que se pueden presentar. 
 
Al final de este trabajo se logró cumplir con los objetivos propuestos, se planteó un modelo 
para el transporte de cromo total en el agua y en el sedimento, al igual que los modelos 
conceptuales y matemáticos de transporte para cloruros y sulfuros en el agua, principales 
sustancias presentes en los efluentes de las curtiembres. Simplificar el modelo del trasporte 
de cromo trivalente y hexavalente a cromo total tiene como ventajas menor tiempo 
computacional lo cual permite acoplar el modelo a sistemas de apoyo a la decisión. 
 
Adicionalmente, la metodología utilizada permitió realizar dos campañas de tomas de 
muestras en el tramo de estudio para caudales de 0,538 y 0,285 m
3
/s por lo cual se pudo 
obtener resultados de los determinantes bajo diferentes bajo diferentes condiciones 
hidrológicas. 
 
Las campaña realizadas muestran que existe una fuerte contaminación aguas arriba del 
punto Stock 4:40, hecho que se evidencia en los picos de conductividad registrados durante 
el monitoreo. La contaminación se da principalmente a los efluentes industriales de las 
curtiembres y a las aguas residuales del municipio de Villapinzón que no cuentan con 
tratamiento. Los resultados permiten ver la dinámica del río así como su capacidad de 
asimilación de carga orgánica, sin embargo no es capaz de asimilartoda la carga que recibe. 
El oxígeno disuelto es un determinante que esta continua fluctuación pero en algunos 
tramos su concentración es menor a 4 mg/L lo que impacta en la vida acuática de la región. 
 
Es importante destacar las altas concentraciones de cromo reportadas tanto en la matriz 
agua como en el sedimento. Las concentraciones en agua son por mucho superiores a la 
normativa Colombiana y legislación internacional. Para el caso de los sedimentos, se 
aprecia altas concentraciones debido a la precipitación y acumulación del metal en los 
lodos, sin embargo Colombia no cuenta con una regulación para esta matriz. 
 
La CAR en el Acuerdo 043 de 2006 postula unas metas de calidad de agua para el año 2020. 
En este momento los estos estándares no se están cumpliendo y si no se toman medidas 
correctivas no se logrará cumplir con los mismos. Es por ello que es prioritario contar con 
sistemas de tratamiento ya que al estar ubicados en la cuanta alta del río las alteraciones que 
ahí se presenten repercuten a lo largo del río. Por ejemplo, aguas abajo de las descargas de 
curtiembre se encuentran cultivos de papa y fresas, así como la Planta de Tratamiento de 
Agua Potable Tibitoc que captan agua directamente del río y su uso puede generar riesgos a 
la salud asociados a la acumulación de metales pesados, cloruros, sulfuros y coliformes 
fecales restringiendo el uso del recurso. 
 54 
En vista de la problemática existente en la cuenca alta del Río Bogotá, se plantean dos 
posibles escenarios de tratamiento de los efluentes de las curtiembres, el primero basado en 
sistemas de producción más limpia y el segundo un tratamiento convencional. 
 
Disminuir el impacto de las curtiembres tiene repercusiones aguas abajo de la descarga, ya 
que el agua se usa para riego agrícola y consumo humano. Es importante destacar que el 
problema de contaminación no se puede atribuir en su totalidad a las curtiembres, sin 
embargo, mejorar la calidad de sus efluentes mejora las condiciones en el río y permite que 
el recurso pueda ser usado para diferentes usos (consumo humano, riego, recreación, 
agrícola y pecuario). 
 
Los sistemas de producción más limpios están orientados a un continuo mejoramiento de 
los procesos, optimización de químicos, sustitución de las entradas del proceso por unas 
menos contaminantes y uso eficiente de agua y de energía. 
 
Una de las principales ventajas de implementar sistemas de producción más limpia es que 
permite involucrar a la comunidad, entender sus necesidades e integrar tecnologías 
disponibles que estén acorde a sus condiciones económicas y el nivel de conocimiento de la 
comunidad. De igual forma, los curtidores la perciben como una herramienta que les ayuda 
en sus procesos productivos sin necesidad de perder su identidad como pequeña industria. 
Implementar iniciativas más limpias y tratamiento en los efluentes, no solo mejora la 
calidad del recurso, sino que incrementa la productividad, mejoras las condiciones 
sanitarias, disminuye riesgos para la salud y mejora la calidad de vida de los productores. 
 
Finalmente, las buenas prácticas de operación, sustitución de insumos químicos, cambios 
en tecnologías, reúso en sitio, recuperación y reciclaje de sulfato de cromo y sulfato de 
cromo, así como innovación en procesos de pelambre son técnicas basados en mejoras de 
operación de control. Para reducir la concentración de cloruro que llega a la cadena 
productiva, se debe promover iniciativas desde los materos donde se usen otras técnicas de 
preservación como refrigeración u otras clases de químicos biodegradables que impidan la 
putrefacción de las pieles. 
 
La segunda iniciativa, tratamiento convencional, debe ser implementado de manera 
colectiva entre los empresarios debido a su alto costo de implementación. De igual forma, 
su operación la debe realizar personal capacitado. En este sistema, el tratamiento primario 
debe ser capaz de estabilizar los efluentes para garantizar que el tratamiento secundario y 
combinado funcionen de forma adecuada. 
 
Debido al alto costo de implementación y mantenimiento de estos sistemas, llevar a cabo 
esta opción de forma individual para cada industria se convierte en algo imposible de 
realizar. Por tal razón, se debe concebir de forma conjunta para reducir los costos asociados 
al tratamiento y optimizar los procesos. Una de las razones por las cuales la industria de 
curtiembre no realiza ningún tipo de tratamiento en sus efluentes es el costo asociado al 
mismo. La solución para que el proceso sea viable es transferir el costo del tratamiento a 
los compradores finales, de esa forma se asegura la viabilidad del tratamiento y una mayor 
aceptación por parte de las industrias. 
 
 55 
 
Adicional a los objetivos propuestos, se realizó la calibración hidráulica del tramo de 
estudio por medio del modelo MDLC ADZ QUASAR y se usó el algoritmo SCE. 
 
La calibración hidráulica del tramo de estudio se realizó de forma efectiva con resultados 
que permiten correr el modelo bajo cualquier condición de caudal. Lo anterior fue posible 
gracias a la serie de datos históricos con la que se contaba de cinco campañas realizadas en 
el tramo de estudio. 
 
Finalmente, se recomienda implementar el modelo matemático propuesto y calibrarlo con 
los resultados de las campañas realizadas. De igual forma, es importante realizar más 
campañas de monitoreo sobre el tramo de estudio con el fin de tener mayores registros 
históricos de las concentraciones cloruros, sulfuro y cromo con el objetivo de tener una 
mejor calibración. 
 
 
 56 
9. Referencias 
 
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