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ANALISIS INVESTIGATIVO DEL CONTROL Y TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE (PTAP) DEL MUNICIPIO DE APULO-CUNDINAMARCA DUVAN STEVEN MORENO MORENO GIAN ALEXANDER VIVAS CARDENAS UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA SECCIONAL DEL ALTO MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL GIRARDOT, CUNDINAMARCA 2023 ANALISIS INVESTIGATIVO DEL CONTROL Y TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE (PTAP) DEL MUNICIPIO DE APULO-CUNDINAMARCA DUVAN STEVEN MORENO MORENO duvan-moreno1@upc.edu.co GIAN ALEXANDER VIVAS CARDENAS gian-vivas@upc.edu.co Monografía Como opción de grado para obtener el título profesional de ingeniero civil Jesús Flaminio Ospitia Prada ingeniero Civil, tutor UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA SECCIONAL DEL ALTO MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL GIRARDOT, CUNDINAMARCA 2023 Nota de aceptación __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ Firma del presidente del jurado __________________________________ Firma del jurado _________________________________ Firma del jurado DEDICATORIA El presente trabajo va dedicado primeramente a Dios por permitirnos cumplir el propósito de culminar nuestros logros y por sus bendiciones que día a día nos acompañan para motivarnos de seguir enfocados en nuestros objetivos. A mi madre Adriana Moreno y mi padre Rodrigo Mancera que con esfuerzo, dedicación y voluntad propia me apoyaron durante este proceso, día tras día, noche tras noche, semestre a semestre lucharon junto a mi para que todo culminara al fin, que con su apoyo y amor me dieron valor para seguir, porque si un día pensé en que no lo lograría nunca me dejaron desanimar, porque en este camino de altas y bajas su comprensión y cariño me impulso siempre ha culminar este gran paso en mi vida. A mi pareja Lorena Beltrán quien me acompaño a lo largo de mi desarrollo como profesional, brindándome su apoyo incondicional, su amor y quien nunca dudo de mis capacidades para culminar este gran logro que hoy llega a su fin. A mi familia y a todos aquellos que siempre apoyaron este logro, que por medio de este trabajo con pasión y entrega logramos cumplir. Duvan Steven Moreno Este trabajo va dedicado en primera instancia a Dios; también a mi madre Gloria Cárdenas y a mi padre William vivas quienes me han brindado su apoyo incondicional y me han acompañado en este largo proceso días trasnoche con el fin de poder cumplir el propósito de ser profesional; también a mi abuela dedico por su amor y lucha que me ha brindado en este proceso por permitirme ver la vida diferente y aportar siempre y cuando lo necesite; también a mi familia y a todos aquellos que siempre apoyaron este que por medio de este trabajo con pasión y entrega logramos cumplir esta meta; a mi pareja Eliana Molina quien también me acompaño en mi proceso y me brindo su aliento y cariño para poder lograr el objetivo que un día empezó siendo solamente un sueño y hoy ante mano de Dios se convirtió en una realidad. Gian Alexander Vivas AGRADECIMIENTO Los autores de este proyecto de grado ofrecen sus agradecimientos a: Primeramente, a Dios por darnos la vida y los conocimientos necesarios para alcanzar nuestras metas y objetivos, quien nos permitió culminar nuestro periodo académico, a nuestros padres por el esfuerzo que realizaron de poder apoyarnos y acompañarnos durante lo largo de este proceso, a los docentes quienes nos brindaron sus conocimientos a lo largo de la carrera, con quien compartimos espacios agradables de conocimientos y reflexiones que nos quedaran para toda la vida. Agradecimiento con respeto y admiración A los ingenieros Jesús Flaminio Ospitia, Cristhian Caicedo, los cuales contribuyeron en la ejecución del presente documento, como guía y solución de dudas frente la investigación realizada, como también socializaciones del mismo e implementándonos información pertinente sobre la investigación, los cuales estuvieron acompañándonos a lo largo de la recolección de información y creación del documento, compartiendo sus conocimientos para así culminar el proceso, muchas gracias por el apoyo. Agradecimiento a la facultad de ingeniería civil por acogernos y poder formarnos como Ingenieros de esta gran facultad, a la Universidad Piloto de Colombia Seccional del Alto Magdalena por brindarnos el espacio y administración para realizar nuestra formación como profesionales y a cada uno de sus recursos que nos ofrece. 3 TABLA DE CONTENIDO LISTA DE ILUSTRACIONES .................................................................................................... 6 LISTA DE TABLAS ................................................................................................................... 8 LISTA DE GRAFICAS............................................................................................................... 9 1 RESUMEN ....................................................................................................................... 10 2 INTRODUCCION ............................................................................................................. 12 3 ABSTRACT ...................................................................................................................... 13 4 DESCRIPCION DEL PROBLEMA .................................................................................... 14 4.1 PREGUNTA DE INVESTIGACION ............................................................................ 14 5 OBJETIVOS ..................................................................................................................... 15 5.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................... 15 5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ..................................................................................... 15 6 JUSTIFICACION .............................................................................................................. 16 7 MARCO REFERNCIAL .................................................................................................... 17 7.1 ANTECEDENTES ...................................................................................................... 17 7.1 MARCO TEORICO .................................................................................................... 19 7.1.1 Características del agua potable ......................................................................... 23 7.2 MARCO CONCEPTUAL ............................................................................................ 30 7.3 MARCO GEOGRAFICO ............................................................................................ 35 6.3.1. Descripción física del municipio .......................................................................... 37 6.3.2. Límites del municipio ........................................................................................... 37 6.3.3. Temperatura ........................................................................................................ 38 6.3.4. Hidrología ............................................................................................................ 39 7.4 MARCO DEMOGRAFICO ......................................................................................... 40 7.5 MARCO LEGAL ......................................................................................................... 36 8 DISEÑO METODOLOGICO ............................................................................................. 37 4 9 RECURSOS .....................................................................................................................40 9.1 Celulares: .................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 9.2 Portátiles: ................................................................................................................... 40 9.3 Vehículo de transporte (motocicleta) ........................... ¡Error! Marcador no definido. 10 ANALISIS Y DESARROLLO ......................................................................................... 42 10.1 ANÁLISIS DE FUENTE HÍDRICA DEL RIO CALANDAIMA (CUENCA) ................ 42 10.2 DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE ESTRUCTURA EXISTENTE .............................. 43 10.2.1 descripción de la PTAP existente .................................................................... 43 10.2.2 captación ......................................................................................................... 44 10.2.3 Cámara de aquietamiento ................................................................................ 45 10.2.4 Desarenador .................................................................................................... 46 10.2.5 Canaleta parshall ............................................................................................. 49 10.2.6 Mezcla rápida .................................................................................................. 51 10.2.7 Floculador mezcla lenta ................................................................................... 53 10.2.8 Sedimentadores ............................................................................................... 54 10.2.9 sedimentador de alta tasa ................................................................................ 33 10.2.10 filtros ................................................................................................................ 35 10.2.11 Desinfección .................................................................................................... 32 10.2.12 Estación de bombeo ........................................................................................ 33 10.2.13 tanque de almacenamiento .............................................................................. 34 10.2.14 red de distribución ............................................................................................ 35 10.2.15 Laboratorios ..................................................................................................... 35 10.2.16 Calidad de agua ............................................................................................... 36 10.2.17 Abastecimiento ................................................................................................ 33 10.2.18 estructura de la PTAP ...................................................................................... 32 10.3 Tipos de plantas de tratamiento de agua potable ................................................... 32 5 10.3.1 Plantas compactas ........................................................................................... 32 10.3.2 Plantas presurizadas ....................................................................................... 33 10.3.3 PTAP abierta modular ...................................................................................... 33 10.3.4 Osmosis inversa serie B .................................................................................. 34 10.3.5 Planta convencional ......................................................................................... 34 10.4 Estudio de PTAP empleadas en otros municipios .................................................. 35 10.4.1 La Mesa Cundinamarca ................................................................................... 35 10.4.2 Quipile Cundinamarca ..................................................................................... 36 10.4.3 Tena-Cundinamarca ........................................................................................ 36 10.4.4 Anapoima – Cundinamarca ............................................................................. 37 10.4.5 Cumaral – Meta ............................................................................................... 38 10.4.6 Beltrán – Cundinamarca .................................................................................. 38 10.5 Análisis y resultados ............................................................................................... 39 10.5.1 Análisis Encuentas ........................................................................................... 40 8. CONCLUSION ................................................................................................................. 48 8. REFERENCIAS ................................................................................................................ 50 11 ANEXOS ....................................................................................................................... 60 11.1 Encuesta ................................................................................................................ 60 6 LISTA DE ILUSTRACIONES Ilustración 1 Graficas de datos entre municipios .................................................................... 18 Ilustración 2 Localización del municipio .................................................................................. 35 Ilustración 3 Ubicación de la PTAP del municipio de Apulo-Cundinamarca ........................... 36 Ilustración 4 Ubicación Entrada de la PTAP ........................................................................... 36 Ilustración 5 Mapa Limites de Municipios ............................................................................... 37 Ilustración 6 Ubicación Geográfica de zona de distribución de la PTAP................................. 38 Ilustración 7 Datos históricos de la temperatura ..................................................................... 39 Ilustración 8 censo nacional del municipio Apulo. ................................................................... 40 Ilustración 9 ¿Cuantos somos?, información para todos DANE ............................................. 40 Ilustración 10 ¿dónde estamos?, información para todos DANE ........................................... 33 Ilustración 11 Zona de estudio ................................................................................................ 33 Ilustración 12 Datos de personas (población por sexo) .......................................................... 34 Ilustración 13 Datos de vivienda ............................................................................................. 34 Ilustración 14 uso de edificaciones ......................................................................................... 35 ilustración 15 datos resumen de la zona de estudio ............................................................... 35 Ilustración 16 Fases de la investigación ................................................................................. 38 Ilustración 17 Recolección de información .............................................................................. 39 Ilustración 18 Área, perímetro y delimitación de la cuenca del río Calandaima ...................... 42 Ilustración 19 Coordenadas Bocatoma Acueducto APULO .................................................... 42 Ilustración 20 Bocatoma Acueducto APULO .......................................................................... 44 Ilustración 21 Cámara de recolección ..................................................................................... 45 Ilustración 22 Línea De Aducción (Bocatoma – Desarenador) ............................................... 46 Ilustración 23 Desarenado Acueducto .................................................................................... 47 Ilustración 24Dimensiones desarenador Existente ................................................................ 48 Ilustración 25 Repartidor de Caudales. ................................................................................... 49 Ilustración 26 Estado actual de la canaleta parshall ............................................................... 50 Ilustración 27 Estado actual del mezclador rápido .................................................................. 51 Ilustración 28 dosificador mecánico ........................................................................................ 52 Ilustración 29 Floculador mezcla lenta .................................................................................... 53 7 Ilustración 30 sedimentadores 1 ............................................................................................. 54 Ilustración 31 sedimentadores 2 ............................................................................................. 54 Ilustración 32 sedimentador de alta tasa ................................................................................ 34 Ilustración 33 unidad filtros ..................................................................................................... 35 Ilustración 34 filtros ................................................................................................................. 32 Ilustración 35 diseño de filtros ................................................................................................ 32 Ilustración 36 Desinfección ..................................................................................................... 33 Ilustración 37 estación de bombeo ......................................................................................... 34 Ilustración 38 tanque de almacenamiento .............................................................................. 35 Ilustración 39 Cajas de Inspección ......................................................................................... 36 Ilustración 40 Estructura hidráulica de la PTAP Apulo, Cundinamarca .................................. 32 Ilustración 41 Usuarios que abastece la PTAP del Municipio de La Mesa ............................. 35 8 LISTA DE TABLAS Tabla 1 Criterios de selección de los procesos en función de la calidad de la fuente en Plantas de filtración rápida ...................................................................................................... 22 Tabla 2 clasificación de los contaminantes presentes en el agua .......................................... 23 Tabla 3 Características físicas del agua para consumo humano ............................................ 25 Tabla 4 Dotación máxima por habitante según la altura promedio sobre el nivel ................... 27 Tabla 5 Hidrología Apulo-Cundinamarca ................................................................................ 39 Tabla 6 Dimensiones sedimentador de flujo horizontal en operación ..................................... 33 Tabla 7 Dimensiones sedimentador alta tasa ......................................................................... 34 Tabla 8 Informe de resultados mensuales IRCA 2020-2023 .................................................. 32 Tabla 9 Informe de resultados mensuales IRCA 2020-2023 .................................................. 33 Tabla 10 Informe de resultados anual IRCA 2020-2023 ......................................................... 32 Tabla 11 Clasificación del nivel de riesgo en salud según IRCA por muestra y el IRCA mensual y acciones que deben adelantarse. .......................................................................... 32 9 LISTA DE GRAFICAS Grafica 1 Censo de habitantes por vivienda .......................................................................... 40 Grafica 2 Satisfacción sobre la sectorización del agua potable ............................................. 41 Grafica 3 Condiciones del agua según su sabor ................................................................... 42 Grafica 4 Condiciones del agua según su olor ...................................................................... 43 Grafica 5 Condiciones del agua según su Color .................................................................... 44 Grafica 6 Satisfacción sobre el servicio del agua .................................................................. 45 Grafica 7 Laxo de tiempo sin servicio de agua potable ......................................................... 46 10 1 RESUMEN El abastecimiento del agua potable es uno de los elementos principales e importantes para el desarrollo y sustentación de las comunidades rurales o municipales, de este modo se convierte en el recurso hídrico más indispensable para el día vivir de toda la población humana, ya que con él se realiza la mayoría de las actividades. Mas, sin embargo, en muchas ocasiones los sistemas encargados del suministro de este recurso, no cuenta con las sanidades básicas del tratamiento del agua, razón por la que no siempre satisfacen las necesidades para las personas generando así gran inconformidad. La no potabilización del agua suministrada a los hogares genera una afectación masiva que afecta a los pobladores ya que sin el recurso totalmente potabilizado genera gran cantidad de afectaciones al ser humano, entre ellas las más comunes que son enfermedades diarreicas, infecciosas, respiratorias agudas entre otros sin número de enfermedades tropicales, por ello es de suma importancia crear conciencia en lo significativo que es tener un suministro de agua potable digno a las poblaciones en general, por ello se plantea el proyecto para identificar falencias dentro de la PTAP del municipio de Apulo-Cundinamarca, generando alternativas que ayuden al manejo hídrico adecuado para sus pobladores, adicional se realiza una encuesta que indica la satisfacción de los habitantes sobre el recurso de agua potable que llega a sus hogares, dando a conocer de esta manera los pensamientos que tienen los habitantes hacia este suministro. En contexto, el desarrollo de la investigación corresponde a una identificación física de la infraestructura existente, ya que debemos identificar el estado, condiciones, el tipo de tratamiento que se le realiza al agua y el estado en que esta ingresa a la PTAP, para ello se realizó una visita al establecimiento donde nos brindaron la información correspondiente, respecto a los aspectos mencionados, cabe resaltar que el personal de allí nos indicó donde encontrábamos el punto de captación, como realizaban la captación y cuál era su trayectoria hasta el lugar de potabilización, adicional a ello realizamos la visita pertinente para observar y analizar el estado de la bocatoma y línea de aducción. 11 Basados en la información ya recolectada en la planta de tratamiento seguimos con la investigación sobre la calidad de agua que era suministrada a los hogares y la satisfacción por parte de los pobladores, ya que había varias problemáticas planteadas por ellos. Por estas afectaciones y falencias observadas se determina darle inicio al presente documento, de tal manera que indique las especificaciones de los tipos de plantas de tratamiento, las condiciones en que la PTAP se encuentra, su tipo de potabilización y los procesos empleados para así de esta manera facilitar la investigación y el análisis descriptivo para el mejoramiento de plantas de tratamiento de agua potable, de tal manera que la comunidad se encuentre satisfecha por el recurso suministrado a sus hogares Palabras claves: Recurso hídrico, Cuenca, Captación, Planta de tratamiento, Agua potable, Población,Acueducto, distribución. 12 2 INTRODUCCION El abastecimiento del agua potable es uno de los elementos principales e importantes para el desarrollo y sustentación de las comunidades rurales o municipales, de este modo se convierte en el recurso hídrico más indispensable para el día vivir de toda la población humana, ya que con él se realiza la mayoría de las actividades. Mas, sin embargo, en muchas ocasiones los sistemas encargados del suministro de este recurso, no cuenta con las sanidades básicas del tratamiento del agua, razón por la que no siempre satisfacen las necesidades para las personas generando así inconformidad. El presente trabajo de investigación está enfocado en la necesidad que surge del tratamiento, manejo y control de una PTAP (Planta de tratamiento de agua potable), en el municipio de Apulo Cundinamarca, ubicado al Suroccidente del departamento de Cundinamarca. Este proceso da inicio debido a la falta de acceso de agua potable totalmente tratada y controlada a los hogares como uso doméstico. Inicialmente se realiza la investigación de la normativa correspondiente a los procesos de tratamiento del fluido hídrico, en este caso como lo es la Resolución 0330 del 2017, seguido de la caracterización del área de estudio y recolección de los datos de la comunidad, como lo es la cantidad de población, consumo diario del recurso, para de este modo obtener un conocimiento amplio de la población que será beneficiaria. Para ello se debe contemplar visitas al lugar de estudio, para así realizar los respectivos diagnósticos. 13 3 ABSTRACT The supply of drinking water is one of the main and important elements for the development and support of rural or municipal communities, in this way it becomes the most indispensable water resource for the day living of the entire human population, since most activities are carried out with it. But, however, on many occasions the systems in charge of the supply of this resource, do not have the basic health of water treatment, which is why they do not always meet the needs for people, thus generating dissatisfaction. The present research work is focused on the need that arises from the treatment, management and control of a PTAP (Drinking Water Treatment Plant), in the municipality of Apulo Cundinamarca, located in the South-West of the department of Cundinamarca. This process begins due to the lack of access of fully treated and controlled drinking water to homes for domestic use. Initially, the investigation of the regulations corresponding to the processes of treatment of the water fluid is carried out, in this case such as the RAS-2000, followed by the characterization of the area of study and collection of community data, such as the RAS-2000, followed by the characterization of the area of study and collection of community data, such as the amount of population, daily consumption of the resource, in order to obtain a broad knowledge of the population that will be the beneficiary. To do this, visits to the place of study must be contemplated, in order to make the respective diagnoses. 14 4 DESCRIPCION DEL PROBLEMA En el municipio de Apulo-Cundinamarca, se puede evidenciar un factor negativo que está afectando a los habitantes de dicho municipio, en este caso es la falta de tratamiento y manejo de la planta de tratamiento de agua potable (PTAP), adicional cabe resaltar que dicho establecimiento solo cuenta con algunos tanques de almacenamiento de aguas, los cuales suministran la zona urbana del sector. Apulo es un municipio que ha tenido un crecimiento poblacional en los últimos años esto beneficia al municipio en algunos aspectos, pero el mal manejo administrativo del recurso de agua potable se ha ido deteriorando, es decir el municipio actualmente está sufriendo por escasez de este recurso que es vital para el diario vivir de los habitantes de este sector y para toda la humanidad en general, basado en la información suministrada se pudo identificar que la empresa encargada de la PTAP lleva ya varios meses suministrando agua por sectores, por lo general dura de 8 a 10 días sin suministrar en algunas partes del municipio, la zona menos afectada en la zona centro del municipio. 4.1 PREGUNTA DE INVESTIGACION ¿Cuál es la alternativa más viable para el manejo y distribución adecuada para el agua potable del municipio de Apulo-Cundinamarca? 15 5 OBJETIVOS 5.1 OBJETIVO GENERAL Desarrollar el análisis documental sobre el tratamiento, manejo y distribución del agua potable en el municipio de Apulo-Cundinamarca. 5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS • Realizar la investigación sobre el manejo adecuado en las plantas de tratamiento de agua potable (PTAP) • Realizar una caracterización de la población que hace uso de este recurso natural en el municipio de Apulo-Cundinamarca • Analizar el tratamiento empleado en la planta de tratamiento con la información suministrada de las diferentes bases de datos 16 6 JUSTIFICACION En toda la parte del mundo uno de los derechos fundamentales que tiene la humanidad es a la calidad de agua potable, por esto se opta por realizar tratamientos a las aguas potables, ya que el consumo de contaminantes que en muchas ocasiones trae el agua pueden ser dañinos para el organismo y la salud de las personas, en algunos casos estos microorganismos o conjuntos de bacterias no es necesario ingerirlos para que causen daño a las personas vulnerables, ya que con el contacto basta para que ingresen a nuestro organismos. El presente documento se basa en la investigación y análisis de los factores que afectan a la población del municipio de Apulo-Cundinamarca, en este caso se enfoca en la planta de tratamiento (PTAP) y el manejo que se le da al agua potable en dicho establecimiento, analizando las falencias que pueden tener dentro y fuera de la planta de tratamiento mitigando así efectos secundarios que puedan afectar a la comunidad del sector. De este modo se desea que el presente análisis investigativo sea de gran interés para las empresas que prestan el servicio de tratamiento de aguas potables, debido a los beneficios que genera tener una planta de tratamiento en óptimas condiciones, garantizando así un suministro de agua digna a los hogares, ya que según la información suministrada en la investigación se reflejó que el municipio no se encuentra en óptimas condiciones para el suministro de agua potable. El documento tiene como finalidad crear conciencia y tener en cuenta las necesidades que están presentes no solo en el municipio de investigación sino en todo del país ya que en muchas ocasiones el suministro de este recurso no es digno como se puede observar en el documento, adicional los resultados de la encuesta realizada no destacan con un resultado favorable para la satisfacción de los pobladores beneficiados con el suministro de este recurso. 17 7 MARCO REFERNCIAL 7.1 ANTECEDENTES En el transcurso del tiempo se ha visto necesario la construcción de plantas de tratamientos de Agua Potable, ya que ha mejorado la calidad de vida de las personas, este tema es de gran importancia en la ingeniería civil ya que en algunos casos es quien hace estudios analizando las diferentes problemáticas que se han ido evidenciando al transcurrir el tiempo y la innovación de equipos que han llegado al mercado de esta rama. A través de esta investigación se pudo evidenciar que las primeras redes de la construcción de distribución de agua potable vienen de parte de los romanos, ya que fueron ellos quienes lograron traer el recurso desde aguas subterráneas, aguas de escorrentías, ríos y también construían presas con la finalidad de almacenar y tenerde manera artificial el agua que consumían en la población, ellos empleaban un método de tratamiento que era por aireación y se usaba como una técnica de purificación para que el agua fuera de mejor calidad para el consumo humano. (Muñoz & Revuelta, 2013) Un dato relevante a tener en cuenta es que la primera PTAP que se construyó en Colombia se sitúo en la ciudad de Bogotá denominada “Vitelma” esta obra fue ejecutada en el siglo XX, fue puesta en funcionamiento en el año de 1938 cuando Bogotá tenía una población de habitantes aproximadamente de 330,312, debido al crecimiento industrial y del gran tamaño que tiene hoy en día la ciudad de Bogotá se dio lugar a diseñar nuevas infraestructuras de plantas de tratamiento de agua potable para suministro de la población. (Jimenez & Sabogal, 2017) 18 Ilustración 1 Graficas de datos entre municipios Fuente: UNICEF-Colombia, procuraduría General de la Nación, (2023) Base a la información recolectada se puede evidenciar que los municipios que no informan tener una PTAP en la zona urbana representa el 37% y en la zona rural los municipios que si informan tener una planta potabilizadora solo comprenden el 39%, bajo la información recolectada se puede connotar que solo 445 municipios poseen algún tipo de potabilización. En el municipio de Apulo no se cuenta actualmente con una calidad de agua potable que sea apta para el consumo humano, esto según la RAS 2000, donde se decreta que el agua para consumo humano no puede tener microorganismos patógenos, ni sustancias toxicas o perjudiciales para la salud, estas exigencias se encuentran en el decreto 475 de marzo 10 de 1998 expedidos por el Ministerio de Salud y posteriormente modificado por el Decreto 2115 de 2007 La calidad del agua no es buena debido a que su infraestructura para el tratamiento de estas no dispone de una buena funcionalidad, en consecuencia, la comunidad no tiene la certificación de aguas potables, dicho de otra forma, el municipio presenta una mala condición sanitaria en sus sistemas de abastecimiento de agua potable, así mismo no cuenta con la calidad sanitaria del agua para consumo y uso de las personas residentes en dicho municipio 19 7.1 MARCO TEORICO Como se sabe una planta de tratamiento de agua potable (PTAP) se comprende por un conjunto de estructuras y procedimientos de ingeniería con el fin de tratar el agua, es decir, purificarla hasta que esté en condiciones aptas y poder ofrecerla para el consumo humano, ya sea comunidades o campamentos obreros donde no es posible el acceso a una fuente municipal de agua como las que se presentan normalmente en las ciudades o municipios pequeños y medianos. Las normas ISO se encargan de certificar los tipos de planta que se diseñan cumpliendo dicha norma, esto con el fin de que tengan un óptimo manejo, mantenimiento, envió e instalación. Para la función de la PTAP se sabe que el agua es esencial para el ser humano ya que brinda el bienestar del organismo y el ecosistema, “pero solo el 3% del agua es dulce. Cada vez, es más necesario recurrir a sistemas que faciliten el acceso al agua potable” (GLOBAL OMNIUM, 2017). En Colombia el tema de tratamiento de aguas es uno de los problemas ambientales más críticos y crecientes, debido a las descargas continuas de aguas residuales ya sean de origen doméstico o de los vertimientos agropecuarios que contaminan los ríos, los humedales, las aguas subterráneas y las represas de agua, teniendo como consecuencia un daño severo al medio ambiente y de igual forma a la salud humana. Los vertimientos generados por el sector agrícola colombiano son los más contaminantes. A este tipo de descargas les siguen las realizadas por grandes ciudades como Bogotá́, Cali, Medellín, Cartagena y Barranquilla; seguidas por las del sector industrial, sobre todo por los productores de alimentos. Por ello, el tratamiento de aguas residuales en Colombia es un problema prioritario que resolver y las plantas de tratamiento de agua son prioritarias. (ACUATECNICA, 2017). 20 Importancia del agua potable La potabilización y mejoramiento del agua es obligatoria para que esta sea apta para el consumo humano, la optimización del suministro de esta, el saneamiento y la gestión de los recursos hídricos puede impulsar el crecimiento económico de los países y de esta manera contribuir a la reducción de la pobreza. En el 2010, la asamblea general de las Naciones Unidas anuncio, “todas las personas tienen derecho a disponer de forma continuada de agua suficiente, salubre, físicamente accesible, asequible y de una calidad aceptable, para uso personal y domestico” donde se reconoce el derecho universal y equitativo que tiene la humanidad para disponer del abastecimiento de agua y al saneamiento, siendo esta libre de contaminación fecal y/o de sustancias químicas prioritarias (ORGANIZACION MUNDIAL DE LA SALUD, 2022) Agua y salud La omisión de un correcto tratamiento del agua contaminada y un saneamiento deficiente puede llegar a causar graves afectaciones a la salud humana debido al contenido de residuos biológicos o químicos, donde se podrían desarrollar enfermedades como la diarrea, la colera, la disentería, la hepatitis A, la fiebre tifoidea y la poliomielitis, las razones de estas enfermedades son causadas porque no hay servicio de agua y saneamiento, o si cuentas con ellos son insuficientes o estas elaborados de manera inapropiada. En algunos lugares del mundo donde el agua es escasa se propagan con mayor rapidez las enfermedades, debido a la falta de saneamiento, según la organización mundial de la salud: se calcula que unas 829,000 personas mueren cada año de diarrea como consecuencia de la insalubridad del agua, de un saneamiento insuficiente o de una mala higiene de manos, siendo que la diarrea es ampliamente prevenible y la muerte de unos 297,000 niños menores de cinco años podría prevenirse cada año si se abordasen estos factores de riesgo (ORGANIZACION MUNDIAL DE LA SALUD, 2022). 21 Plantas de tratamiento de agua potable Las plantas de tratamiento de agua potable son construidas particularmente en concreto, mampostería o acero, las cuales se ubican cerca de yacimientos de agua con el fin de purificarlas, con el fin de ofrecer a las comunidades beneficiarias ya sean de ciudades y/o municipios. Cada planta de tratamiento se adecua para tratar el agua que contiene diferentes características, como la turbiedad, caudal y color. Se trata de una instalación que cuenta con sistemas diseñados especialmente para retirar los contaminantes que son vertidos en el agua, con el objetivo de hacer que el agua no represente un riesgo para la salud o para el medio ambiente al ser incorporada a un mar, lago o rio (DISIN S.A, 2023) En el proceso de potabilización del agua se realizan dos procesos de tratamiento, la primera parte consiste en la clarificación del agua donde se mejora la calidad física y química, y en la segunda parte se desinfecta el agua mediante la eliminación de organismos patógenos para que el agua no cause algún efecto negativo a la salud humana a la hora de su consumo (Saavedra, 2019) Para esto es necesario conocer con antelación el tipo de agua que se va a tratar, con el fin de llegar a la solución más optima dependiendo de las características del agua a tratar. Dependiendo del tipo de planta de tratamiento de agua potable, se pueden fabricar con distintos tipos de filtro; en algunos casos configurados, en serie o en paralelo y de forma doble o multicapa (en estos casos la filtración es más rigurosa para purificar y pulir aguas de mejor calidad). En otros casos se tratan aguas de mayor turbiedad (como las aguas de pozo) incluso con sólidos como el hierro o el manganeso y se procesan para eliminar el mal olor de igual manera. Si se desea, también es posible instalar tanques declarificación para el agua (ACUATECNICA, 2016) • Plantas de filtración rápida: estas plantas trabajan según sean las características del agua, el medio filtrante, velocidades altas y sobre todo los recursos que estes disponibles para operar y mantener la planta de tratamiento en funcionamiento y se clasifican en: 22 - Planta de filtración rápida completa: es una alterativa de filtración rápida, están conformados por los procesos de coagulación, decantación, filtración y desinfección (Saavedra, 2019) - Planta de filtración directa: alternativa de filtración rápida para aguas claras y están conformadas por los procesos de mezcla rápida y filtración Tabla 1 Criterios de selección de los procesos en función de la calidad de la fuente en Plantas de filtración rápida Fuente: (Saavedra, 2019) • Planta de filtración lenta: estas plantas trabajan con menor tasa de filtración de agua que varía entre 0.10 y 0.30 m/h. se comprenden por filtros lentos, pero se le pueden añadir otros procesos como desarenados pre-sedimentación, sedimentación, filtración gruesa o filtración en grava y filtración lenta dependiendo de la calidad de agua de captación (Saavedra, 2019) 23 7.1.1 Características del agua potable Calidad del agua El agua es de vital importancia para el ser humano, ya que, al ser considerado el solvente universal, ayuda a eliminar las sustancias que resultan de los procesos bioquímicos producidos en el organismo. Sin embargo, también puede transportar sustancias nocivas al organismo, ocasionando daños en la salud de las personas. (Camacho, 2011, pág. 2) Es de suma importancia los contaminantes del agua los cuales se identifican en la tabla 2 Tabla 2 clasificación de los contaminantes presentes en el agua Fuente: Cristina Camacho, (2011) Características físicas Turbiedad Es la medida del grado de transparencia que pierde el agua o un líquido incoloro por la presencia de partículas en suspensión. Cuanto mayor sea la cantidad de sólidos suspendidos en el líquido, mayor será el grado de turbidez. En potabilización del agua y tratamiento de aguas residuales, la turbidez es considerada como un buen parámetro para determinar la calidad del agua, a mayor turbidez menor calidad. Según la OMS 24 (Organización Mundial para la Salud), la turbidez del agua para consumo humano no debe superar en ningún caso a 5 NTU, y estar por debajo de 1 NTU. (IDEAM , 2023) Color El agua de uso doméstico e industrial tiene como parámetro de aceptación la de ser incolora. Las aguas superficiales pueden estar coloridas debido a la presencia de iones metálicos naturales (hierro y manganeso), humus, materia orgánica y contaminantes domésticos e industriales como en el caso de las industrias de papel, curtido y textil. El color que en el agua produce la materia suspendida y disuelta, se le denomina "Color aparente", una vez eliminado el material suspendido, el color remanente se le conoce como "Color verdadero" siendo este último el que se mide en la determinación. Las aguas contaminadas pueden tener muy diversos colores, pero, en general, no se pueden establecer relaciones claras entre el color y el tipo de contaminación. (Truque, 2023) Sabor y olor Según (Sanchez & Alonso, 2017) “El sabor y el olor son características que se deben a la presencia de substancias químicas volátiles y a la presencia de materia orgánica en descomposición”. La caracterización del olor y el sabor se evalúan en términos de aceptable o no aceptable Conductividad Se define como la habilidad de una solución para conducir electricidad a través de sus átomos, más específicamente son partículas cargadas eléctricamente llamadas iones, los cuales son capaces de transmitir una corriente eléctrica por medio de soluciones de agua. Estos iones provienen principalmente de los ácidos y sales de la solución de fuente. (Sanchez & Alonso, 2017) 25 Temperatura Variables físicas que afectan significativamente la calidad del agua. influenciando Parámetros o características de suma importantes que afectan los procesos de tratamiento de agua, como la solubilidad de gases y sales, cinética de reacciones químicas y bioquímicas, viscosidad, crecimiento de microorganismos, etc. Sin embargo, el factor más relevante afectado por la temperatura es la solubilidad del oxígeno en agua, que tiene un comportamiento inversamente proporcional y por lo tanto acelera el proceso de deterioro. (Ramirez, 2011) PH Según la norma Colombiana Resolución 2115 de 2007, el pH del agua para consumo humano deberá estar comprendido entre 5,5 y 9,0 unidades de pH. El pH es una de las mediciones más comunes de laboratorio dado que muchos de los procesos químicos dependen del valor de pH. Con frecuencia, la velocidad o el ritmo de las reacciones químicas pueden ser alterados significativamente por el pH de la solución. La solubilidad de muchos agentes químicos en solución y su disponibilidad biológica dependen del pH. (IDEAM, 2023) De acuerdo con la resolución 2115 del 2007, los parámetros estándares de calidad del agua para el consumo humano se evidencia en la tabla 3. Tabla 3 Características físicas del agua para consumo humano Fuente: resolución 2115, (2017) 26 Características químicas En Colombia, los valores máximos permisibles para los parámetros químico para agua potable esta establecidos por la Resolución 2115 del 2007, donde indican los parámetros de química del agua después de un tratamiento, dentro de esta se incluye alcalinidad, dureza, pH, cloruro, nitratos y sulfatos. Alcalinidad Según Penagos (2007) “la alcalinidad del agua es la medida de su capacidad para neutralizar ácidos, como su capacidad para reaccionar con iones hidrógeno, como su capacidad para aceptar protones o como la medida de su contenido total de sustancias alcalinas (OH-)” (Penagos, 2007, pág. 19) Dureza Para aguas la dureza se define como la medida de cationes Ca+2 y Mg+2 en las muestras y en menor medida la presencia de Fe+2 y Mn+2 y otros alcalinotérreos. En la actualidad se ha dejado a un lado el término “dureza” como tal, en contraste es más común encontrar la indicación de la cantidad de cationes de calcio y magnesio presente en una muestra de agua, cuantificados en mg/L. (Sanchez & Alonso, 2017) Cloruros El ion cloruro (Cl-), es uno de los aniones inorgánicos principales en el agua natural y residual. Los contenidos de cloruros de las aguas son variables y se deben principalmente a la naturaleza de los terrenos atravesados, Habitualmente, el contenido de ion cloruro de las aguas naturales es inferior a 50 mg/L. El valor máximo permisible es de 250 mg/L de (Cl-). (Sanchez & Alonso, 2017) De acuerdo con la resolución 0330 del 2017, se puede identificar que no existe un nivel de complejidad determinado según el número de habitantes y tampoco dotación neta, en este 27 caso basa en la dotación neta máxima por habitante día es determinado por altura promedio sobre el nivel del mar de la zona atendida, por lo tanto, ya no se utiliza la tabla anteriormente mostrada, si no que entrara la siguiente tabla vigente de la norma. (Ver Tabla 4) Tabla 4 Dotación máxima por habitante según la altura promedio sobre el nivel Fuente: resolución 0330 08 de junio del (2017) En las plantas de tratamiento de agua potable es esencial tener en cuenta los parámetros necesarios para asegurar un buen tratamiento al agua que se suministra a los hogares de las diferentes familias, para ello es necesario contar con la información necesaria acerca de las plantas de tratamiento, a continuación, se describen las características esenciales que son verificados en una inspección sanitaria. Coagulación y floculación Por lo general las partículas que se encuentran en suspensión no pueden desintegrarse completamente, según (RaolaGonzález & Pérez Sanfiel, 2020) las partículas grandes y pesadas pueden llegar a decantar rápidamente, pero las pequeñas y ligeras lo hacen a una velocidad muy mínima demorando el proceso o sencillamente no llegan a decantar, por ello es necesario implementar un proceso denominado coagulación, para así garantizar que se unan las partículas que se encuentran en la superficie y lleguen a convertirse en grandes y pesadas masas de solidos denominadas Flóculos. 28 Por lo general este proceso determinado coagulación se debe realizar en dos fases, determinadas cada una como: Mezclado rápido Según (Torres & Corregidor, 2018) es una operación que se realiza en el tratamiento de agua para esparcir o desvanecer las diferentes sustancias químicas y gases en plantas de purificación de agua, este proceso tiene como finalidad dispersar rápida y uniformemente el coagulante suministrado a través de toda la masa o flujo de agua, para poder alcanzar este mezclado es necesario suministrar los coagulantes en puntos de mucha turbulencia, originados por resaltos hidráulicos, cámaras con deflectores, mezcladores mecánicos, entre otros. Mezclado lento Según (Guzman, 2017) este proceso se realiza mediante una agitación suave del agua con los coagulantes ya suministrados, esto con el fin de que se puedan aglomerar las partículas desestabilizadas en grumos de mayor diámetro, los cuales por su peso y volumen puedan decantar a la base de cualquiera de los tipos de floculador que se encuentren suministrados, donde se encuentra el drenaje para los lodos producidos por cada unidad de floculación. Como se mencionó anteriormente existe una variedad de tipos de floculadores los cuales conoceremos un poco más acerca de los más conocidos e implementados comúnmente, entre ellos tenemos las unidades de pantallas de flujo horizontal y vertical, las de medios porosos, la de tipo Alabama y los floculadores de malla, los cuales conoceremos a continuación. Floculadores de Unidades de pantallas de flujo horizontal y vertical Estos floculadores son mayormente utilizados en las plantas de tratamiento de agua potable, son tanques divididos por tabiques, mamparas o pantallas dispuestas para generar en el agua un flujo horizontal (zig-zag en “va y viene”) o vertical (zig-zag en “sube y baja“) de manera que el agua tiene que efectuar varios recorridos de derecha a 29 izquierda, pasando por los extremos libres entre los tabiques y el muro lateral de la unidad, o de arriba abajo por encima y por debajo de los tabiques a lo largo de la unidad, los de flujo horizontal se usan, con más frecuencia para caudales inferiores a los 50L/s, mientras que los de flujo vertical, con profundidades mayores, entre 2 y 3 m, para caudales entre 50 y 1.000 L/s. (Lozano & Bravo, 2015) Floculadores de medios porosos Según (Ortiz, Gonzalez, & Romero, 2023) consiste en un lecho de grava, a través del cual se hace circular un determinado caudal del agua a tratar, mezclada íntimamente con el coagulante, para lograr la formación de los flocs, que, en una posterior sedimentación, produzca la clarificación del agua. Se debe tener en cuenta que el porcentaje de remoción de turbiedad y de color (objetivo de la floculación) sea el máximo, Como material granular, pueden utilizarse piedras, bolitas de plástico, residuos de las fábricas de plástico, segmentos de tubos o cualquier otro tipo de material similar no putrescible ni contaminante. Floculadores tipo Alabama Es una variante de los floculadores hidráulicos verticales, en ellos se direcciona el flujo de agua hacia arriba retomándola por el fondo. Son una solución recomendable en plantas con capacidad superior 50 𝐿. 𝑠−1, tienen menor área que los floculadores horizontales, ayudando a que se diseñen sistemas más compactos. Por otra parte, estos floculadores son unidades vulnerables a las variaciones de caudal y fácilmente se pueden generar cortos circuitos y zonas muertas, por consiguiente, la operación de estas unidades es básica para la obtención del tratamiento deseado. (Vargas., 2004) La hidrodinámica de los floculadores tipo Alabama es un aspecto importante, según (Arboleda, 2000) esta puede alterar su desempeño, Asimismo la hidrodinámica se puede ver un poco afectada por patrones de recirculación del fluido, también pueden llegar a identificarse zonas muertas y cortos circuitos. Por estas razones, el diseño y la operación de un floculador tipo Alabama exigen un detallado conocimiento de estos 30 fenómenos, pues los criterios de diseño no tienen una base experimental o soporte científico acreditado. 7.2 MARCO CONCEPTUAL Abasto de agua: Conjunto de obras hidráulicas para captar, controlar, conducir, almacenar o distribuir agua cruda o parcialmente tratada cuyo caudal puede ser empleado total o parcialmente para el uso para consumo humano y doméstico (DECRETO 1898, 2016) Agua cruda: es aquella que no ha recibido ningún tratamiento y que no ha sido aún introducida en la red distribución. Se encuentra en fuentes y reservas naturales tanto de aguas superficiales (ríos, lagos, embalses, canales…) (Zarza, 2023) Agua de captación: proceso de obtención del agua de la fuente natural como ríos y/o cascadas (HIDRAQUA, 2023) Batimetría: es el levantamiento topográfico del relieve de superficies del terreno cubierto por el agua, sea este el fondo del mar o el fondo de los lechos de ríos, ciénagas, humedales, lagos, embalses, entre otros, es decir la cartografía de los fondos de los diferentes cuerpos de agua. (IDEAM, 2014) Caudal: volumen de agua que atraviesa una superficie en un tiempo determinado (Valdivielso, 2023) Calidad de agua: término que describe las características químicas, físicas y biológicas del agua dependiendo del uso que se le va a dar. Para determinarla, se miden y analizan estos 31 elementos, como, por ejemplo, la temperatura, el contenido mineral disuelto en ella y la cantidad de bacterias que tiene. (FUNDACIONAQUAE, 2023) Color: es un parámetro organoléptico que indican la calidad del agua para el consumo humano, está relacionado con las sustancias disueltas y las partículas en suspensión que contiene (HIGIENE AMBIENTAL, 2019) Cuenca: Área de drenaje de un curso de agua, río o lago. Partiendo del concepto real de cuenca ambiental es aquella área fisiográfica superficial que drena sus aguas, sedimentos y los materiales disueltos hacia una corriente en un punto y tiempo dado; rodeada por una frontera o divisoria de aguas que separa la superficie, una de otra, por donde fluye la escorrentía superficial y subterránea cuyos desagües corren hacia un punto común (IDEAM, 2023) Definición de muestreo: El muestreo es una técnica de selección de miembros individuales o de un subconjunto de la población para hacer inferencias estadísticas a partir de ellos y estimar las características de toda la población (QUESTIONPRO, 2023) Desabastecimiento de agua: La demanda de agua en Colombia aumentó cerca del 5 % al pasar de 35 582 millones de metros cúbicos al año en 2014 a 37 308 millones en 2018. El sector agrícola es el que más utiliza agua (43,1 %), seguido del energético (24,3 %). Además, en el país hay 391 municipios susceptibles por desabastecimiento en temporada seca y los departamentos más afectados por la falta del recurso son: Santander, Cundinamarca, Boyacá, Tolima, Magdalena, Bolívar y Cesar (IDEAM, 2023) Desinfección del agua: La técnica ideal de desinfección, necesariamente estará determinada por las características del lugar en donde se sitúa el recurso, del contexto cultural de la comunidad, de las tecnologías disponibles, la disponibilidad de desinfectante y la capacidad y continuidad del asesoramiento técnico (INTA , 2023) 32 Disentería: es la inflamación de los intestinos y la diarrea con sangre, esta se produce a causade la bacteria shigella o una ameba, se propaga a menudo a través de alimentos o contaminación del agua. (MAYO CLINIC CARE NETWORK, 2020) El ciclo del agua: El agua existe en la Tierra en estado sólido (hielo), líquido o gaseoso (vapor de agua). Su distribución es bastante variada, ya que muchas regiones tienen en abundancia mientras que en otras su disponibilidad es escasa. En la Tierra, el agua está en continuo movimiento en sus diferentes estados. De hecho, los océanos, los ríos, las nubes y la lluvia, que contienen agua, están en frecuente proceso de cambio (el agua de superficie se evapora, el agua de las nubes precipita, la lluvia se infiltra en el suelo, etc.). (TEGNOLOGICA, 2023) Flóculos: Masa floculada que es formada por la acumulación de partículas suspendidas. Puede ocurrir de forma natural, pero es usualmente inducido y orden de ser capaz de eliminar ciertas partículas del agua residual. (López & Calderón, 2017) Flocs: Es un conglomerado de partículas sólidas que se genera a través de los procesos de coagulación y floculación. El floc está constituido en primer lugar por los sólidos que se separan del agua, así como también por los sólidos que aporta el coagulante. Más aún, en procesos de flotación con aire, la incorporación de microburbujas también hace parte del floc. (IAGUA, 2021) Mamparas: es un separador fijo o movible, recubierto por una capa de plástico, en algunas ocasiones pueden estar cubiertos de otro material como vidrio o cristal, estas están hechas de fibra de vidrio, con resina de poliéster, estas sirven para dividir o separar espacios. (AGUAS DE CARTAGENA S.A. E.S.P., 2018) 33 Organismos patógenos: son microrganismos como los virus, bacterias y hongos, estos agentes pueden perturbar la fisiología normal de los humanos, plantas e incluso animales. (GUT MICROBIOTA FOR HEALTH, 2023) Parámetro organoléptico: se conoce como las propiedades que se pueden percibir al ponerse en contacto con los órganos, como lo son el color, sabor, olor. (Doménech & Peral, 2006) PH: es la medida que indica la acidez o la calidad del agua, se define como la concentración de iones de hidrogeno en el agua. Se emplea una tabla logarítmica con valores de 0 a 14, un incremento de una unidad en la escala equivale a una disminución 10 veces mayor en la concentración de iones de hidrogeno. (WATERBOARDS, 2023) Poliomielitis: es una infección aguda causada por un poliovirus, puede manifestarse con una enfermedad motora inespecífica o incluso con meningitis aséptica sin parálisis, con menor frecuencia presenta debilidad flácida de varios grupos musculares. (Tesini, 2021) Potabilización del agua: es el proceso por el cual se trata el agua para que pueda ser consumida por el ser humano sin que presente un riesgo para su salud. Se refiere tanto para beber como para preparar alimentos. (ACCIONA, 2023) Precipitación: es la caída de partículas liquidas o solidas de agua, es la fase del ciclo hidrológico que da origen a todas las corrientes superficiales y profundas. (Maderey & Jiménes, 2005) Red de distribución: Una red de distribución de agua potable es el conjunto de instalaciones que la empresa de abastecimiento tiene para transportar desde el punto o puntos de captación 34 y tratamiento hasta hacer llegar el suministro al cliente en unas condiciones que satisfagan sus necesidades. (Molina, 2023) Tubería de aducción: es el transporte del agua cruda desde la bocatoma hasta el desarenador, puede ser mediante flujo libre o a presión. (Pardo & Valencia, 2021) Turbiedad: es una medida del grado en el cual el agua pierde su transparencia debido a la presencia de partículas en suspensión, cuantos más sólidos en suspensión haya en el agua, más sucia parecerá esta y más alta será la turbidez (IENNTECH, 2023) Vigilancia de la calidad del agua: Actividades realizadas por las autoridades competentes para comprobar, examinar e inspeccionar el cumplimiento de las normas de calidad del agua potable establecidas en la resolución 2115 del 2007. (EPM, 2023) 35 7.3 MARCO GEOGRAFICO En presente proyecto de análisis se investigación se realizó en la planta de tratamiento de agua potable dirigida por la empresa de servicios públicos que se encuentra localizada en el departamento de Cundinamarca, en el municipio de Apulo como se evidencia en la ilustración 2. Ilustración 2 Localización del municipio Fuente: los autores, procedimiento en Google Maps, (2023) La planta de tratamiento de agua potable se encuentra administrada por la empresa de servicios públicos, la cual es encargada del tratamiento, manejo y suministro de agua potable al municipio de Apulo Cundinamarca, esta se encuentra localizada en el km1 vía Apulo- Anapoima como se puede evidenciar en (véase ilustración3) 36 Ilustración 3 Ubicación de la PTAP del municipio de Apulo-Cundinamarca Fuente: autores tomada de Google Maps, (2023) La entrada a la PTAP de Apulo se encuentra ubicada en el costado izquierdo en el sentido de la vía Anapoima – Apulo, como se evidencia en (véase ilustración 4) Ilustración 4 Ubicación Entrada de la PTAP Fuente: Google Maps, (2023) 37 6.3.1. Descripción física del municipio Apulo es un municipio del departamento de Cundinamarca, este cuenta con una naturaleza fértil, ya que en sus zonas rurales se encuentran gran variedad de cultivos de los cuales se comercializan dentro y fuera de esta zona, adicional, cuenta con vistas de paisajes maravillosas, lo que antes era conocido como un caserío hoy su infraestructura ha ido evolucionando, se convirtió en una región de comercio y trabajo, esto ha hecho que la parte turística crezca dentro del municipio. Este municipio se encuentra conformado por 119 kilómetros cuadrados, además este municipio está dividido por 28 Veredas. (MUNICIPIOS DE COLOMBIA, 2019) 6.3.2. Límites del municipio El municipio de Apulo se encuentra localizado al suroccidente del Departamento de Cundinamarca, perteneciente a la provincia del Tequendama, a una distancia de 101 Km de Bogotá, este municipio se encuentra limitado por los municipios “al oeste con Tocaima, Al norte con Anapoima; al sur con Tocaima y Viotá y al este con Anapoima” (COLOMBIA TURISMO, 2023) El municipio de Apulo-Cundinamarca tiene límites con los diferentes municipios como se evidencia en (véase ilustración 5) Ilustración 5 Mapa Limites de Municipios Fuente: Google Maps, 2023 38 (véase ilustración 6) donde se evidencia la zona de distribución o red de distribución de la PTAP de Apulo Ilustración 6 Ubicación Geográfica de zona de distribución de la PTAP Fuente: Autores, procedimiento: medición y encerramiento en el casco urbano de Apulo, visualizado: Google Earth pro, (2023) 6.3.3. Temperatura El clima del municipio de Apulo es tropical, aunque presenta fuertes precipitaciones en esta zona, adicional en tiempos secos la temperatura varia llegando a establecerse entre los 23°c y 29°c. (véase ilustración 7) (COLOMBIA TURISMO, 2023) 39 Ilustración 7 Datos históricos de la temperatura Fuente: Grafica tomada de clima y previsión meteorológica mensual Colombia, (2023) 6.3.4. Hidrología El municipio de Apulo cuenta con una red Hidrológica, la cual pertenece al rio Calandaima este afluente es quien suministra el acueducto actualmente, adicional tiene el rio Apulo y Bogotá siendo esta no aptas para el consumo humano, existen otras fuentes como lo es la laguna de Salcedo, la quebrada la Yegüera, El trueno, El nacedero de Naranjalito y la quebrada la campuna. (INSTITUTO DE HIDROLOGIA, 2022). cómo se evidencia en (véase tabla 5) Tabla 5 Hidrología Apulo-Cundinamarca Fuente: los autores, recolección de información tomada de la alcaldía municipal, (2023) Calandaima Apulo BogotaLa Yeguera La Campuna El Trueno Nacederos Naranjalito Lagunas Laguna de Salcedo APULO-CUNDINAMARCA Rios Quebradas 40 7.4 MARCO DEMOGRAFICO Es esencial centrase en la necesidad de población del municipio de Apulo Cundinamarca, de acuerdo con el DANE en el 2018, se evidencia que el municipio tiene una poblacional total que se puede visualizar en (véase ilustración 8 y 9). Ilustración 8 censo nacional del municipio Apulo. Fuente: DANE, (2018) Ilustración 9 ¿Cuantos somos?, información para todos DANE Fuente: DANE, (2018) De acuerdo con las estadísticas del departamento nacional de planeación su densidad poblacional es de 65,65 Hab/ Km2, en una superficie de 119Km2 (11.900 Ha) y un entorno de desarrollo (DNP) intermedio (Planeación, 2018). donde la población del municipio se encuentra distribuida por áreas geográficas como se puede visualizar en (véase ilustración 10), 33 Ilustración 10 ¿dónde estamos?, información para todos DANE Fuente: información para todos, municipio de Apulo Cundinamarca, DANE (2018) La PTAP del municipio de Apulo consta con una red de distribución centra en el casco urbano del municipio, donde a continuación podemos evidenciar la zona de estudio en (véase la ilustración 12) Ilustración 11 Zona de estudio Fuente: los autores, procedimiento: medición y encerramiento de zona de estudio en el casco urbano de Apulo, visualizado: DANE (2018) 34 De acuerdo con la zona de estudio visualizada en (véase ilustración 11), se obtiene datos principales como población: Se puede evidenciar la población total de la zona de estudio, y población por sexo como se evidencia en (véase ilustración 12) Ilustración 12 Datos de personas (población por sexo) Fuente: DANE, (2018) También se obtiene los datos de vivienda los cuales permite identificar como están clasificados las viviendas como se evidencia en (véase ilustración 13) Ilustración 13 Datos de vivienda Fuente: DANE, (2018) 35 De acuerdo con lo anterior es importante saber que uso de edificación como se evidencia en (véase ilustración 14) para así saber que uso más o menos se le aplica al agua. Ilustración 14 uso de edificaciones Fuente: DANE, (2018) De acuerdo con todo lo anterior se obtiene una tabla resumen la cual nos indica en general, lo anteriormente mencionado como se evidencia en (véase ilustración 15) ilustración 15 datos resumen de la zona de estudio Fuente: DANE, (2018) 36 7.5 MARCO LEGAL • Constitución Política de Colombia 1991, En la cual se reglamentan los derechos colectivos y del ambiente por medio de la cual el estado planificara el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales, para garantizar su desarrollo sostenible, su conversación, restauración o sustitución, además debe prevenir y controlar los factores del deterioro ambiental, imponer las sanciones legales y exigir la reparación de los daños causados (CONSTITUCIÓN, 2022) • Decreto 1575 del 2007, El objeto del presente decreto es establecer el sistema para la protección y control de la calidad del agua, con el fin de monitorear, prevenir y controlar los riesgos para la salud humana causados por su consumo, exceptuando el agua envasada. (FUNCIONPUBLICA, 2007) • Resolución 2115 del 2007, Por medio de la cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano. (MINSALUD, 2022) • Resolución 0330 del 2017, son los requisitos técnicos que se deben cumplir en las etapas de planeación, diseño, construcción, puesta en marcha, operación, mantenimiento y rehabilitación, de la infraestructura relacionada con los servicios públicos domiciliarios de acueducto, alcantarillado y aseo. (MINISTERIO DE VIVIENDA, CIUDAD Y TERRITORIO, 2017) • Resolución 799 del 2021, es la articulación de proyectos de acueducto, alcantarillado y aseo con los planes o esquemas de ordenamiento territorial, los planes ambientales, regionales y sectoriales, diagnósticos y evaluación del sistema existente, definición del alcance de la intervención, comparación de alternativas y selección de alternativas viables. (MINVIVIENDA, 2021) 37 8 DISEÑO METODOLOGICO La investigación a desarrollar es descriptiva ya que se evidencia el procedimiento detallado que se lleva dentro de la planta de tratamiento de agua potable (PTAP) de la empresa de servicios de acueducto, con enfoque mixto (cualitativo y cuantitativo), “Los tipos de diseño de investigaciones cuantitativas se refieren a características particulares de los estudios, tanto en cuanto a las metas que persiguen, como a los procedimientos y estrategias metodológicas que demandan para cumplirlas” (Hernández & Fernandez, 2010), el presente documento es cuantitativo ya que busca precisar la caracterización de la población y detallar la inconformidad de los pobladores por medio de encuestas para así graficar dichas encuestas, por otro lado la metodología cualitativa es “El enfoque cualitativo de investigación se enmarca en el paradigma científico naturalista, el cual, también es denominado naturalista-humanista o interpretativo, y cuyo interés se centra en el estudio de los significados de las acciones humanas y de la vida social” (Barrantes, 2014), además la investigación posee este enfoque cualitativo ya que se busca fundamentar las causas que genera problemáticas en el sector por la falta del recurso hídrico y el tratamiento del agua potable. La presente investigación busca precisar las propiedades, procesos o fenómenos doblegados a un análisis, de este modo se recolecta información con el fin de identificar la inconformidad que tienen los habitantes del municipio referente al abastecimiento de agua potable, donde también se analizaran las variables correspondientes partiendo del diseño, materiales, estructuras y normativas establecidas para las plantas de tratamiento de agua potables del municipio de Apulo, se tendrán en cuenta los datos teóricos correspondientes al objeto de investigación, igualmente se empleará el método analítico mediante el cual se analiza la problemática, causas, efectos y las características correspondientes. • Se realizará la investigación documental de las causas y consecuencias del suministro de aguas potables por parte de la administración de la planta de tratamiento. • Posteriormente, se realizará la caracterización de la población y el tipo de tecnología que se puede evidenciar en la planta de tratamiento a investigar. • se analizará la información suministrada de diferentes bases de datos, para evidenciar las falencias que se encuentran en el suministro del municipio de Apulo. 38 A continuación, se evidenciará gráficamente los procesos utilizados para la realización de esta investigación. (véase ilustración 16) Ilustración 16 Fases de la investigación Fuente: Propia, (2023) Para la recopilación de la información se tendrán en cuenta los siguientes materiales: • Acorde a lo ya mencionado con anterioridad se realizará una visita técnica a la PTAP del municipio de Apulo Cundinamarca, para identificar la fuente hídrica, obras de captación, sistema de bombeo y los tanques de distribución y almacenamiento. • Luego se procederá a recolectar la información pertinente para el análisis y desarrollo de la investigación, como lo es el estado actual de la planta y el manejo que está afectando el buen servicio y funcionamiento de esta • Así mismo, se indagarán fuentes bibliográficas para reconocer, analizar y estudiar el buen manejo de las plantas de tratamientos que han empleado otros municipios, para así mitigar este efecto que se encuentra afectando a la población. A continuación, se evidenciará gráficamente la recolección de información implementada mediante encuestas para llevar a cabo dicha investigación.(véase ilustración 17) 39 Ilustración 17 Recolección de información Fuente: Propia, (2023) 40 9 RECURSOS Recursos empleados para la realización del proyecto son los siguientes: 9.1 Recursos humanos: 9.2 Recursos materiales: MATERIALES CARACTERISTICAS COMPUTADOR ACER GAMER Windows 11 Procesador INTEL 5 RAM 16 GB, DDR5 SDRAM. 1 TB SSD. HUAWEI MATEBOOK D14: Windows 11 Procesador RYZEN 5 de AMD RAM de 8 gb DDR4, 2400 MHz SSD 512 GB Internet, Wifi masificación de contenido CELULARES iPhone 12 IOS 16.3.1 Procesador Apple A14 Bionic, 5nm NPU Neural Engine de 4ª gen RAM 4gb Almacenamiento 128gb Cámara: Dual, 12 MP (f1/.8, PDAF, OIS, wide) + 12 MP (f/2.4, ultrawide) IPhone 11 IOS 16.3.1 procesador Apple A13 Bionic exa-Core 2.65Ghz RECURSOS HUMANOS CARACTERISTICAS Jesús Flaminio Ospitia Prada Docente Gian Alexander Vivas Cárdenas Estudiante Duvan Steven Moreno Moreno Estudiante Cristhian Caicedo Álvarez Ingeniero civil de la PTAP 41 RAM 4gb almacenamiento 128gb cámara: Dual, 12 MP (f1/.8, PDAF, OIS, wide) + 12 MP (f/2.4, ultrawide) vehículo de transporte (motocicleta) Ns 200 Marca BAJAJ Cilindraje 200 Guía Docente Orientación y corrección del proyecto INFOMACION OBTENIDA Libros académicos Google académico Bibliotecas artículos Revistas 42 10 ANALISIS Y DESARROLLO 10.1 ANÁLISIS DE FUENTE HÍDRICA DEL RIO CALANDAIMA (CUENCA) La cuenca del río Calandaima, tiene una capacidad total de aporte de 77.533,9 millones de litros en el mes de máxima precipitación, que corresponde al mes de noviembre con 154,45 litros/ metro cuadrado (CAR, 2017), lo cual da un aporte de agua lluvia total de 2.584,4 millones de litros al día, representados en la totalidad de agua lluvia superficial y subterránea en el mes de máxima precipitación dentro de la cuenca del río Calandaima. Esto nos dice, que captando un 0,14% del total de agua lluvia de la cuenca abastecería la población en el mes de máxima precipitación. (Forero, 2017, pág. 138) (véase ilustración 18) Ilustración 18 Área, perímetro y delimitación de la cuenca del río Calandaima Fuente: Gonzalo Forero, (2017) La bocatoma se encuentra ubicada en las siguientes coordenadas sobre el rio Calandaima como se observa en (véase ilustración 19) Ilustración 19 Coordenadas Bocatoma Acueducto APULO Fuente: empresa EMPOAPULO, (2023) 43 10.2 DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE ESTRUCTURA EXISTENTE 10.2.1 descripción de la PTAP existente Se lleva a cabo la respectiva inspección a las instalaciones de la PTAP de la empresa, se encuentra localizada en la vía principal Apulo – Anapoima a un 1km aproximadamente 3 min del casco urbano del municipio como se muestra en la ilustración Nº4 anteriormente, de acuerdo con la información suministrada por el ingeniero Cristhian Caicedo Álvarez encargado de la PTAP, generalmente se lleva a cabo registros de ensayos del PH y Turbiedad, cuentan con equipos de laboratorio adecuados como (turbidez de PH, pruebas de jara). Actualmente la captación se hace por medio de captación mixta, bocatoma de fondo y lateral en el rio Calandaima ubicada en el sector de Calichana del municipio de Viotá Cundinamarca como se muestra a continuación (véase ilustración 20), dicha bocatoma y la red de distribución es compartida con el municipio de Tocaima junto con el caudal captado. Tiene una tubería de 16 pulgadas (“) la cual conduce el agua a un tanque desarenador por gravedad que está construido aproximadamente 255 metros de esta; de este se obtiene un caudal min y máximo que varía entre 43 y 69 litros por segundo, donde actualmente es conducido a través de una tubería de 12 pulgadas (“) hasta la PTAP que ubicada a 18 km de la caja de captación. La PTAP es de tipo de convencional; su estructura está compuesta por una canaleta parshall en acero, un floculador convencional de tabiques, dos sedimentadores convencionales rectangulares, y filtros de lecho múltiples (arena y antracita), cuatro cajas de muestras en diferentes sectores del municipio, también cuenta con un tanque de almacenamiento con una capacidad 280 m3 y actualmente se encuentra un tanque de distribución de 400 m3 ubicado en la vereda la meseta del municipio, con una tubería de material es asbesto cemento con un diámetro de 10 a 12 pulgadas (“), construida aproximadamente 30 años de forma empírica. De igual manera la tubería distribución cuenta con esta misma edad, donde también fue construida con material en asbesto cemento y algunas partes en PVC en algunas zonas de mejoramiento o mantenimiento de esta, la cual cuenta con un diámetro de 2,3,4 y 6 pulgadas (“). 44 10.2.2 captación Según (Becerra & Alvaro, 2018) Las obras de captación dependen de las características de la corriente, para seleccionar la captación adecuada, es importante tener en cuenta los problemas de los sedimentos que provocan y la magnitud de los caudales a captar. Las obras de captación se clasifican como: Captaciones laterales, Captaciones de fondo o sumergidas, Captación por lecho filtrante, Estaciones de bombeo, Captación por torre- toma en corrientes con regulación, Captación por sifón en corrientes con regulación, Captación en fuentes subterráneas. Actualmente el municipio hace la captación de agua es realiza en el rio Calandaima en el municipio de Viotá Cundinamarca por medio de captación mixta, bocatoma de fondo y lateral, diseñada en concreto, sobre el costado derecho de la represa en dirección de la corriente del rio, la cual se evidencia deterioro de esta como se evidencia en (véase ilustración 20). Ilustración 20 Bocatoma Acueducto APULO Fuente: Becerra & Álvaro, (2018) 45 La bocatoma tiene las siguientes dimensiones: • ancho del vertedero: 0.60 m • largo del vertedero (libre): 13.50 m • rejilla, largo: 2.7 m, ancho. 0.5 m • varillas de rejillas, diámetro 1”, peradas cada 2,5 cm, cantidad 54 • Altura lámina de agua sobre la cresta del vertedero h1: 0.1m 10.2.3 Cámara de aquietamiento Según (Montañez & Cardona, 2016, pág. 42) “La cámara de aquietamiento comprende la interface del almacenamiento y como tal el proceso de depuración del agua, esta reduce la velocidad con la que sale de la tubería de entrada. Esta unidad genera que se pueda trabajar con velocidades apropiadas el curso del fluido.”. Este elemento está elaborado en concreto la cual presenta deterioro en su estructura cómo se evidencia en (véase ilustración 21) Ilustración 21 Cámara de recolección Fuente: Becerra & Álvaro, (2018) Dimensiones de la cámara de aquietamiento de caudal: • Largo 2,0 m. • Ancho 1,8 m • Alto 1,5 m. (Incluyendo la Tapa). 46 • Altura del rebose desde la corona del muro hr = 0,7 m. • Altura de la válvula de lavado desde la corona del muro hv = 1,3 m. Posteriormente a este elemento estructural el agua es transportado al canal de aducción donde finalmente se conecta al desarenador. 10.2.4 Desarenador Tuberia de aduccion La linea de aduccion es conducida desde la bocatoma o punto de captacion al desarenador por medio de gravedad, la linea de aduccion se encuentra construida en tuberia AC de 16 pulgadas (“) de diametro, tiene un longitud de 225.45 metros (m), donde se puede evidenciar en (vease ilustracion 22) La tuberia tiene y presenta las siguientes caracteristica: • Presión: La presión está en el rango de 10 – 12.30 (m) • Caudal: 68.51 l/s. • Velocidad: 0.53 m/s. Se puede evidenciar la tubería de aducción a través de EPANET hasta el desarenador (véase ilustración 22) Ilustración 22 Línea De Aducción (Bocatoma – Desarenador) Fuente: Acueducto EMPOAPULO, (2022) 47 Aproximadamente a 200 metros se encuentra ubicado el desarenador de la
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