Formulación y diseño de un sistema de fitorremediación para trata

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle 
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Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería 
1-1-2016 
Formulación y diseño de un sistema de fitorremediación para Formulación y diseño de un sistema de fitorremediación para 
tratamientos de aguas hidrocarburadas en estaciones de servicio tratamientos de aguas hidrocarburadas en estaciones de servicio 
Biomax Biomax 
Julio Cesar Reyes Alarcón 
Universidad de La Salle, Bogotá 
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Reyes Alarcón, J. C. (2016). Formulación y diseño de un sistema de fitorremediación para tratamientos de 
aguas hidrocarburadas en estaciones de servicio Biomax. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/
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FORMULACIÓN Y DISEÑO DE UN SISTEMA DE FITORREMEDIACIÓN PARA 
TRATAMIENTOS DE AGUAS HIDROCARBURADAS EN ESTACIONES DE 
SERVICIO BIOMAX 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JULIO CESAR REYES ALARCÓN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
 
FACULTAD DE INGENIERÍA
 
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA 
BOGOTÁ 2016 
 2 
 
FORMULACIÓN Y DISEÑO DE UN SISTEMA DE FITORREMEDIACIÓN PARA 
TRATAMIENTOS DE AGUAS HIDROCARBURADAS EN ESTACIONES DE 
SERVICIO BIOMAX 
 
 
 
 
 
JULIO CESAR REYES ALARCÓN 
 
 
 
 
 
 
 
 
Proyecto de grado para optar el título de Ingeniero Ambiental y Sanitario 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIRECTOR DEL PROYECTO
 
OSCAR FERNANDO CONTENTO RUBIO 

 Ing. QUIMICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
 
FACULTAD DE INGENIERÍA
 
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA 
BOGOTÁ 2016 
 
 3 
 
Nota de aceptación 
________________________________________ 
________________________________________ 
________________________________________ 
________________________________________ 
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________________________________________ 
Jurado 
 
 
 
________________________________________ 
Jurado 
 
 
Bogotá D.C., Marzo de 2016. 
 4 
 
 
 
 
 
 
 
Quiero dedicar este proyecto a las personas que hicieron parte esencial de mi desarrollo 
profesional. 
 
 
A mi padre, Gustavo Reyes González (Q.E.P.D.), que con su apoyo incondicional fue un 
factor relevante en mi desarrollo personal y un valor agregado para mi vida profesional, el 
cual siempre me brindo un buen ejemplo, una buena amistad y un cariño que solo nosotros 
entendíamos, gracias padre porque donde quiera que este siempre tengo presente tu fuerza 
para que cada día salga adelante. Lo amo. 
 
A mi madre, Lucrecia Alarcón, que ha sido una mujer trabajadora y fuerte, la cual siempre 
me ha apoyado en todo sentido para mi bienestar personal y profesional. 
 
A mi novia, Karen Tatiana Quevedo, a la cual le debo mucho en esta parte de mi vida, 
porque me diste la fortaleza para no desfallecer en esta carrera hacia un éxito profesional. 
Te amo mi amor 
 
A mi abuela, Josefina Gonzales, que siempre a la distancia se preocupaba por todo lo 
referente al cierre de mi ciclo académico. 
 
A mis tías, Carolina y Alexandra, a las cuales les debo mucho en la vida por su amor y 
comprensión. 
 
A los amigos en general que hicieron parte de este desarrollo profesional y personal 
 
Gracias a todos por tanto 
 
 
 
Julio cesar reyes Alarcón 
 
 5 
AGRADECIMIENTOS 
 
El Autor expresa su agradecimiento a: 
 
El ingeniero Oscar Contento, por su paciencia, apoyo y por la incalculable oportunidad que 
me brindo para apoyar mi desarrollo profesional. 
 
A la Ingeniera María Paula Peña, por su incalculable ayuda en el desarrollo de este 
proyecto y aportar un valor agregado en mi crecimiento profesional. 
 
A mi Jefe y amigo Giovanny Vanegas por su comprensión y apoyo cuando más lo 
necesitaba 
 
Al Ingeniero Néstor Acosta, por la oportunidad brindada para desarrollar el proyecto 
 
A los Ingenieros José Alirio y Guiseppe Volpini por su grata colaboración 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 6 
RESUMEN 
 
Debido a la problemática ambiental que se presenta a nivel mundial desde hace algunos 
años en torno a la escases del recurso hídrico y cambio climático, las autoridades 
ambientales competentes en el territorio nacional, establecieron ciertos parámetros para el 
cuidado y manejo ambientalmente seguro de los cuerpos de agua de todo el país; estos 
criterios anteriormente mencionados, son establecidos mediante actos administrativos que 
dan restricción y medidas sancionatorias para mantener un compromiso con el medio 
ambiente por parte de personas naturales y jurídicas colombianas. 
 
El presente proyecto tuvo como objeto la formulación y diseño un sistema de 
fitorremediación para el tratamiento de aguas hidrocarburadas provenientes de las 
actividades de la estación de servicio BIOMAX S.A. (EDS VÍA AL LLANO, Calle 84 Sur 
No. 3-A-41 Este), como complemento del sistema de tratamiento que las estaciones de 
servicio poseen, teniendo como objeto de diseño un sistema de filtros alternativos que 
permitirán aumentar la eficacia en la remoción de los contaminantes, acompañados de la 
especie vegetal (Phragmites Australis) 
 
Se estableció una metodología por fases, en donde se realizó una evaluación del estado del 
arte, resaltando las condiciones actuales, los daños/afectaciones al recurso hídrico, 
vulnerabilidad socio-económica y necesidades para la implementación del sistema 
complementario de tratamiento, esto con el fin de llegar a un acuerdo entre las partes 
interesadas, para la aceptación de la propuesta de tratamiento de acuerdo a sus demandas 
económicas y operativas. 
 
 
 
 
 
 
 7 
ABSTRACT 
 
Because of the environmental problems presented worldwide in recent years about the 
shortage of water resources and climate change, the environmental authorities in the 
country, established certain parameters for the care and handling environmentally safe 
bodies water throughout the country; these above criteria are set by administrative acts that 
restriction and punitive measures to maintain a commitment to the environment by natural 
and legal persons in Colombia. 
 
This project aims at formulating and designing a system of phytoremediation to treat 
hydrocarbon water from the activities of the service station BIOMAX S.A. (EDS VÍA AL 
LLANO, Calle 84 Sur No. 3-A-41 Este), as an adjunct treatment system that have service 
stations, aiming to design a system of alternative filters that will increase the effectiveness 
in removing of pollutants, accompanied by the plant species (Phragmites australis) 
 
A methodology in phases, where an assessment of the state of the art was made, 
highlighting the current conditions, damage / damagesto water resources, socio- economic 
vulnerability and needs for the implementation of complementary treatment system was 
established this in order to reach an agreement between the parties, for the acceptance of 
the proposed treatment according to their economic and operational demands. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8 
CONTENIDO 
 
RESUMEN ............................................................................................................................. 6 
ABSTRACT ........................................................................................................................... 7 
GLOSARIO .......................................................................................................................... 12 
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 15 
OBJETIVOS ......................................................................................................................... 17 
1. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................... 18 
1.1. RECURSO HÍDRICO ............................................................................................ 18 
1.1.1. Escases del recurso hídrico .................................................................................. 19 
1.2. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL ..................................................................... 20 
1.2.1. Contaminación del recurso hídrico ...................................................................... 21 
1.3. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA EN LA SALUD ............... 22 
1.4. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ..................................................... 23 
1.4.1. Pretratamiento ...................................................................................................... 23 
1.4.2. Tratamiento primario ........................................................................................... 24 
1.4.3. Tratamiento secundario ....................................................................................... 24 
1.4.4. Tratamiento terciario y avanzado ........................................................................ 24 
1.5. HIDROCARBURO Y SUS DERIVADOS ............................................................ 24 
1.5.1. Fitorremediación de hidrocarburos ...................................................................... 25 
1.5.2. Humedal artificial ................................................................................................ 25 
1.5.3. Tipos de humedales artificiales ........................................................................... 26 
1.5.4. Humedal de flujo subsuperficial .......................................................................... 26 
1.5.5. Fitorremediación .................................................................................................. 27 
1.5.5.1. Procesos de la fitorremediación ........................................................................ 28 
1.5.5.1.1. Fitoextracción o fitoacumulación .................................................................. 29 
1.5.5.1.2. Rizodegradación ............................................................................................ 29 
1.5.5.1.3. Fitoestabilización ........................................................................................... 29 
1.5.5.1.4. Fitodegradación ............................................................................................. 30 
1.5.5.1.5. Fitovolatilización ........................................................................................... 30 
1.5.6. Phragmites Australis ........................................................................................... 31 
1.6. ACTIVIDAD ECONÓMICA ................................................................................. 32 
1.6.1. Estación de servicio ............................................................................................. 32 
1.6.2. Aguas hidrocarburadas ........................................................................................ 32 
1.6.3. Problemas ambientales de las EDS en Bogotá .................................................... 32 
1.7. MEMORIA DE CÁLCULO ................................................................................... 33 
 9 
1.7.1. Hidráulica de los humedales de flujo subsuperficial ........................................... 33 
1.7.1.1. Gradiente hidráulico ......................................................................................... 35 
1.7.1.2. Conductividad hidráulica .................................................................................. 35 
2. MARCO LEGAL .......................................................................................................... 36 
3. METODOLOGÍA .......................................................................................................... 41 
3.1. GENERALIDADES (Fase I) ..................................................................................... 42 
3.1.1. Trabajo de campo y escritorio para el levantamiento de la línea base .................... 42 
3.2. FORMULACIÓN (Fase II) ........................................................................................ 42 
3.2.1. Levantamiento de la información del sistema de tratamiento existente .................. 42 
3.2.2. Acuerdo con las partes interesadas (administración y área de ingeniería) .............. 42 
3.2.3. Levantamiento de zona de influencia directa .......................................................... 43 
3.3. DISEÑO (Fase III) ..................................................................................................... 43 
3.3.1. Diseño del sistema de fitorremediación .................................................................. 43 
3.4. CAPACITACIÓN (Fase IV) ...................................................................................... 44 
3.4.1. Capacitación a las partes interesadas (administración y área de ingeniería) ........... 44 
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS ...................................................................................... 45 
4.1. GENERALIDADES (Fase I) ..................................................................................... 45 
4.1.1. Línea base ambiental ............................................................................................... 45 
4.1.2. Aspectos físicos ....................................................................................................... 45 
Topografía ............................................................................................................................ 45 
4.1.3. Geología .................................................................................................................. 46 
4.1.4. Uso del suelo ........................................................................................................... 47 
4.1.5. Amenazas de erosionabilidad, erodabilidad y geoinestabilidad .............................. 49 
4.1.6. Hidrología ................................................................................................................ 49 
4.1.7. Meteorología y Clima .............................................................................................. 50 
4.2. FORMULACIÓN (Fase II) ........................................................................................ 51 
4.2.1. Verificación del sistema implementado .................................................................. 51 
4.2.2. Histórico de caracterizaciones de las aguas industriales ......................................... 52 
4.2.3. Acuerdo con las partes interesadas .......................................................................... 53 
4.3. DISEÑO (Fase III) ..................................................................................................... 554.3.1. Diseño del sistema de tratamiento de fitorremediación........................................... 55 
4.3.2. Preliminares para la construcción del sistema de fitorremediación ........................ 60 
4.3.2.1. Placa ..................................................................................................................... 61 
4.3.2.2. Mampostería ......................................................................................................... 61 
4.3.3. Sistema de filtros ..................................................................................................... 61 
4.3.4. Operatividad del sistema de tratamiento ................................................................. 62 
4.4. CAPACITACIÓN (Fase IV) ...................................................................................... 63 
4.4.1. Capacitación a las partes interesadas ....................................................................... 63 
4.5. ADICIONALES ......................................................................................................... 64 
4.6. ESTADO FINAL DEL PROYECTO ......................................................................... 64 
5. CONCLUSIONES ......................................................................................................... 67 
6. RECOMENDACIONES ............................................................................................... 69 
7. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 70 
8. ANEXOS ....................................................................................................................... 74 
 
 
 10 
LISTA DE IMÁGENES 
 
 
Imagen 1 Sistema de flujo bajo la superficie (Llagas W. And Guadalupe E., 2005) ............................................. 27 
Imagen 2. Simbiosis planta - microorganismo en la fitorremediación (CUBILLOS VARGAS, 2011)............... 28 
Imagen 3 Esquema mecanismos para la fitorremediación de hidrocarburos (CUBILLOS VARGAS, 2011) . 30 
Imagen 4. Esquema de clasificación UPZ de la estación de servicio BRIO Usme (OAB, 2009) ......................... 45 
Imagen 5. Esquema de ubicación geográfica de la estación de servicio ..................................................................... 46 
Imagen 6. Patrón geológico zona de influencia de la estación de servicio (Ingeominas M. d., 1996) ............ 47 
Imagen 7. Esquema de ubicación geográfica de la localidad y área de influencia indirecta de la estación 
de servicio, con referencia al uso del suelo y categoría de las concentraciones de usos restringidos (Mapa 
28) (364/2013, 2013) ..................................................................................................................................................................... 48 
Imagen 8. Esquema de áreas de protección ecológica en la zona de influencia de la estación de servicio 
(Mapa 03) (364/2013, 2013) ....................................................................................................................................................... 48 
Imagen 9. Esquema zonas de riesgo por inundación y remoción en la ciudad de Bogotá (SDP S. d., 2011) 49 
Imagen 10. Registro fotográfico de la quebrada Yomasa en el área de influencia directa Fuente (Autor) . 50 
Imagen 11. Esquema del sistema de tratamiento existente (Fuente Autor) ............................................................ 52 
Imagen 12. Estructura para la implementación del sistema de fitorremediación (propuesta del Ing. Néstor 
Acosta) Fuente Autor....................................................................................................................................................................... 54 
Imagen 13. Esquema del flujo a través de todo el sistema de tratamiento (Fuente Autor) ............................... 63 
Imagen 14. Construcción del sistema de Fitorremediación (Fuente Autor) ............................................................. 65 
Imagen 15. Construcción del sistema de Fitorremediación (Fuente Autor) ............................................................. 65 
Imagen 16. Construcción del sistema de Fitorremediación (Fuente Autor) ............................................................. 66 
Imagen 17. Estado final del sistema de Fitorremediación (Fuente Autor) ............................................................... 66 
 
 
LISTA DE TABLAS 
 
Tabla 1 Niveles permisibles para el vertimiento a cuerpo de agua natural ............................................................. 39 
Tabla 2 Determinación de los limites de tramos para la cuenca del área de influencia ...................................... 40 
Tabla 3 Niveles permisibles para el vertimiento a cuerpo de agua natural para el tramo correspondiente
 .................................................................................................................................................................................................................. 40 
Tabla 4. Características típicas de los medios de soporte para los humedales artificiales de flujo 
subsuperficial ..................................................................................................................................................................................... 57 
Tabla 5. Aforo volumétrico realizado a la última cámara de la trampa de grasas de la EDS BIOMAX Vía al 
llano. Fuente (Autor) ** (Observatorio ambiental de Bogotá OAB, 2015) ................................................................. 76 
 
 11 
LISTA DE ECUACIONES 
 
Ecuación 1. Ley de Darcy para el diseño de humedales de Flujo Subsuperficial ..................................................... 34 
Ecuación 2 Ley de Darcy para determinar la velocidad del flujo que pasa por el área transversal del 
humedal ................................................................................................................................................................................................ 34 
Ecuación 3. Cálculo promedio del caudal de aporte de la trampa de grasas ajustado a las unidades para el 
desarrollo de la formula de Darcy .............................................................................................................................................. 56 
Ecuación 4. Determinación del caudal implementando la metodología de aforo volumétrico ......................... 59 
 
LISTA DE ANEXOS 
ANEXO 1 Plano del sistema de tratamiento existente ....................................................................................................... 74 
ANEXO 2. Informe de monitoreo y caracterización de agua residual industrial EDS BIOMAX vía al llano. 75 
ANEXO 3. Tabla de aforo volumétrico realizado a la EDS BIOMAX Vía al llano .................................................... 76 
ANEXO 4. Plano final del sistema de tratamiento de fitorremediación ..................................................................... 77 
ANEXO 5. Manual del sistema de fitorremediación de la EDS BIOMAX Vía al llano ............................................. 78 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 12 
GLOSARIO 
 
En el presente glosario se incluyen los términos que son importantes para el entendimiento 
del proyecto y que pueden llegar a generar duda y/o confusión. 
Aguas servidas: Residuos líquidos provenientes del uso doméstico, comercial e industrial. 
(Decreto 3930 de 2010) 
Aguas residuales no domésticas: Son los residuos líquidos procedentes de una actividad 
comercial, industrial o de servicios y que en general, tienen características notablemente 
distintas a las domésticas. (Resolución 3956 de 2009) 
Carga contaminante: Es el producto de la concentración másica promedio de una 
sustancia por el caudal volumétrico promedio del líquido que la contiene determinado en el 
mismo sitio; en un vertimiento se expresaen kilogramos por día (kg/d). (Decreto 3930 de 
2010) 
Concentración de una sustancia, elemento o compuesto en un líquido: La relación 
existente entre su masa y el volumen del líquido que lo contiene. (Decreto 3930 de 2010) 
Contenedores de derrame: Son las unidades de control instaladas en el sistema de 
almacenamiento, con el propósito de capturar los hidrocarburos en el evento de derrames. 
Estas unidades deberán ser fabricadas en material resistente a la acción de los hidrocarburos 
cuyo fundamento es la Contención y Prevención de Derrames que permitan conducir hacia 
los sistemas de tratamiento y almacenamiento de que se disponga, los posibles volúmenes 
de derrame en el evento de una contingencia. (Resolución 1170 de 1997) 
Contingencia ambiental: Evento o situación en donde un contaminante es descargado de 
manera accidental, intencional o por negligencia, alterando y perjudicando la calidad de 
algún recurso natural. (Decreto 2820 de 2010) 
Cuerpo de agua: Sistema de origen natural o artificial localizado, sobre la superficie 
terrestre, conformado por elementos físicos-bióticos y masas o volúmenes de agua, 
contenidas o en movimiento. (Decreto 3930 de 2010) 
 13 
Cuerpos de aguas superficiales sensibles no protegidos: Son todos aquellos sistemas 
hídricos susceptibles a alteraciones en su equilibrio ecológico tales como; humedales, 
lagos, lagunas, corrientes superficiales y canales. (Resolución 1170 de 1997) 
Distribuidor mayorista: Toda persona natural o jurídica que, a través de una planta de 
abastecimiento construida con el cumplimiento de los necesarios requisitos técnicos, 
legales y de seguridad, almacene y distribuya -al por mayor- combustibles líquidos 
derivados del petróleo, con excepción del gas licuado del mismo (G.L.P.). (Decreto 1521 de 
1998) 
Impacto ambiental: Cualquier alteración en el sistema ambiental biótico, abiótico y 
socioeconómico, que sea adverso o beneficioso, total o parcial, que pueda ser atribuido al 
desarrollo de un proyecto, obra o actividad. (Decreto 2820 de 2010) 
Norma de vertimiento: Conjunto de parámetros y valores que debe cumplir el vertimiento 
en el momento de la descarga (Decreto 3930 de 2010) 
 
Operador de Estación de Servicio o establecimiento afín: Es la persona natural o 
jurídica, pública o privada que administra y opera en forma autónoma, para así o para un 
tercero, una estación de servicio o un establecimiento afín. El cual debe velar y cumplir con 
todas las regulaciones, que establezcan las autoridades competentes y que tengan incidencia 
en la actividad realizada en el establecimiento. (Decreto 1521 de 1998) 
Parámetro: Variable que, en una familia de elementos, sirve para identificar cada uno de 
ellos mediante su valor numérico. (Decreto 3930 de 2010) 
Permiso de vertimiento: Todo Usuario que genere vertimientos de aguas residuales al 
recurso hídrico superficial dentro del perímetro urbano de Bogotá incluidos los 
vertimientos no puntuales, deberá realizar la autodeclaración, tramitar y obtener el permiso 
de vertimientos ante la autoridad ambiental. (Resolución 3956 de 2009) 
Punto de descarga: Sitio o lugar donde se realiza un vertimiento al cuerpo de agua, al 
alcantarillado o al suelo. (Decreto 3930 de 2010) 
 14 
Recurso hídrico: Aguas superficiales, subterráneas, meteóricas y marinas. (Decreto 3930 
de 2010) 
SICOM: Sistema de Información de la Cadena de Distribución de Combustibles Líquidos 
Derivados del Petróleo del Ministerio de Minas y Energía, el cual integra a los agentes de la 
cadena a nivel nacional en un solo sistema de información y mediante el cual se organiza, 
controla y sistematiza la comercialización, distribución, transporte y almacenamiento de 
combustibles líquidos derivados del petróleo, alcohol carburante y biodiesel. 
(Fendipetroleo) 
Usuario de la autoridad ambiental competente: Toda persona natural o jurídica de 
derecho público o privado, que cuente con permiso de vertimientos, plan de cumplimiento 
o plan de saneamiento y manejo de vertimientos para la disposición de sus vertimientos a 
las aguas superficiales, marinas o al suelo. (Decreto 3930 de 2010) 
Vertimiento: Descarga final a un cuerpo de agua, a un alcantarillado o al suelo, de 
elementos, sustancias o compuestos contenidos en un medio líquido. (Decreto 3930 de 
2010) 
 
Vertimiento puntual: El que se realiza a partir de un medio de conducción, del cual se 
puede precisar el punto exacto de descarga al cuerpo de agua, al alcantarillado o al suelo. 
(Decreto 3930 de 2010) 
 
Vertimiento no puntual: Aquel en el cual no se puede precisar el punto exacto de 
descarga al cuerpo de agua o al suelo, tal es el caso de vertimientos provenientes de 
escorrentía, aplicación de agroquímicos u otros similares. (Decreto 3930 de 2010) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 15 
INTRODUCCIÓN 
 
Actualmente, las mayores problemáticas ambientales que se presentan en las ciudades de 
todo el mundo, están relacionadas a la afectación de los recursos, puntualmente a la 
afectación del recurso hídrico; donde motivado por el cambio climático el cual ha venido 
evolucionando en los últimos años, este recurso es cada vez más finito. Es por este motivo, 
que las entidades ambientales locales y mundiales, velan por el bienestar de este preciado 
líquido; manteniendo controles en su manejo y disposición de los vertimientos industriales, 
garantizando un efluente que no afecte las fuentes hídricas receptoras. 
 
El vertimiento del que se hablará en el desarrollo de este trabajo de grado, esta relacionado 
a la actividad de abastecimiento de combustible al por menor en una estación de servicio; 
este efluente puede tener características contaminantes como: SST, SS, Tensoactivos, 
DBO5, DQO, entre otros, pero particularmente por el desarrollo de la actividad económica 
encontraremos niveles altos de hidrocarburos. 
 
Para los vertimientos realizados en la capital de Colombia, la Secretaria Distrital de 
Ambiente (SDA), es la Autoridad Ambiental competente para normalizar este tipo de 
actividades por parte de las personas naturales y jurídicas del distrito; esto se realiza a partir 
de regulaciones que los restringen a unos niveles permisibles de contaminación, 
dependiendo de la fuente receptora de estos, ya que en la capital se pueden encontrar 
vertimientos al alcantarillado público o cuerpos de agua, este ultimo con niveles más 
restrictivos en sus parámetros contaminantes. 
Las estaciones de servicio cuentan con sistemas de contención que están instalados en el 
perímetro del área de las islas de distribución y de los tanques de almacenamiento para 
evitar que una contingencia pueda llegar a afectar algún recurso natural o físico, un ejemplo 
de una contingencias pueden ser un derrame de combustible en una de estas áreas; es por 
esto que surge la necesidad de instalar los sistemas de captación (rejillas perimetrales) para 
la conducción al sistema tratamiento (trampa de grasas), ya que la normatividad vigente 
prohíbe el vertimiento de aguas con características fisicoquímicas que puedan afectar el 
cuerpo receptor. 
 16 
La estación de servicio (EDS) BIOMAX Vía Al Llano, cuenta con la infraestructura 
anteriormente mencionada; sin embrago, el caso particular de esta EDS es el vertimiento de 
sus aguas residuales industriales a un cuerpo de agua cercano (Quebrada Yomasa). Es por 
tal motivo que se manifestó a las partes interesadas GNE SOLUCIONES S.A.S (Operador 
de la estación) y BIOMAX S.A. (Distribuidor mayorista), la necesidad de la 
implementación de este sistema de fitorremediación, queriendo así, reducir la carga 
contaminante del efluente que es dirigido al cuerpo de agua. Adicionalmente motivada por 
la necesidad de un documento que certifica a la estación ante SICOM (Sistema de 
información de combustibles líquidos), ya que para obtener dicha certificación, es 
requerido el permiso de vertimientos, el cual la EDS no tiene vigente. 
 
El desarrollode este proyecto se llevó a cabo a partir de la ejecución de tres fases, en la 
primera denominada línea base, se realiza la evaluación cualitativa y cuantitativa del 
sistema de tratamiento existente y el efluente de la última cámara de la trampa de grasas y 
los antecedentes de caracterización, la zona de influencia (climática, geográfica, 
meteorológica, hidrológica y de gestión de riesgo), además de un espacio para la tentativa 
implementación; esto con el fin de formular la mejor alternativa de diseño del sistema 
ecotecnológico para el tratamiento conjunto de las aguas hidrocarburadas. La segunda se 
fundamentó en la formulación del sistema de tratamiento, evaluando la mejor alternativa 
ingenieril y económica, de esta manera, se hizo la postulación de la propuesta a las partes 
interesadas, donde se realizaron modificaciones entre las partes para llegar a la siguiente 
fase. La tercera fase se desarrolla de acuerdo a la factibilidad de una implementación que 
desea la compañía, de acuerdo a la necesidad anteriormente mencionada, aquí se tienen 
cuenta los factores compilados en las dos anteriores fases, resaltando la sostenibilidad 
ambiental del sistema de tratamiento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 17 
OBJETIVOS 
 
 
 
OBJETIVO GENERAL 
Diseñar un sistema de fitorremediación para el tratamiento de las aguas industriales de la 
estación de servicio BIOMAX Vía al llano, fundamentado en la construcción de un 
humedal artificial de flujo subsuperficial. 
 
 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 Formular un sistema de fitorremediación plantado con la especie vegetal (Phragmites 
Australis), para la remoción de contaminantes (hidrocarburos totales, DBO5, DQO, 
Grasas y Aceites, entre otros), con la implementación de filtros de diferentes 
materiales y granulometría 
 
 Diseñar un sistema de fitorremediación con condiciones operacionales innovadoras 
que permitan cumplir con la calidad del vertimiento. 
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1. MARCO TEÓRICO 
1.1. RECURSO HÍDRICO 
 
El agua dulce desde siempre se ha catalogado como un recurso finito, vital para todos los 
seres del planeta y para tener un desarrollo socio-económico favorable; sin embargo, hace 
pocas décadas, este recurso vital se empezó a considerar en serio, es decir, la escases que se 
ha presentado por los cambios ambientales y por ende su riesgo de disminución global de 
los afluentes de agua dulce, ha llevado a tomar conciencia tanto a las entidades mundiales 
de protección ambiental, como a los países de todos los continentes. 
La superficie de agua sobre el planeta supera abundantemente a la continental, donde más 
del 70% de esta pertenece a los océanos y mares; sin embargo, es de resaltar que la 
abundancia de este recurso es en si relativa, puesto que a pesar que como fue mencionado 
anteriormente, su abundancia no da la garantía que esta pueda llegar a ser usada para 
consumo humano, ya que aproximadamente el 97,5% de esta es de características salinas, 
lo que deja tan solo un 2,5% de agua dulce útil para el consumo y afines. 
Es así pues, que lo mencionado anteriormente con respecto al recurso existente 
aprovechable para consumo, ya que el 79% se encuentra en forma de hielo permanente en 
los hielos polares y glaciares, por lo tanto no está disponible para su uso, otro 20% se 
encuentra en acuíferos con características de accesibilidad baja, la cual no permite del todo 
su aprovechamiento, esto nos deja con un restante 1% de agua dulce superficial de fácil 
acceso. Esto representa el 0,025% del agua del planeta. (GREENPEACE, 2010) 
En Colombia, gracias a su abundancia natural como cordilleras, paramos, océanos, bosques 
tropicales y una prodigiosa ubicación estratégica que permite una abundancia hídrica, 
Colombia hasta el año 2010, se encontraba en el ranking de los países con más agua en el 
mundo, ubicándolo en un sexta privilegiada posición, sin embargo, en el año en mención, la 
posición fue abruptamente modificada, al punto que Colombia descendió al puesto 24, ya 
que es en ese periodo donde se realizó una nueva evaluación de estas características de 
abundancia, donde se relacionaban ahora aspectos como la calidad y la disponibilidad que 
la población tiene del recurso. (Beleño, 2011) 
 19 
1.1.1. Escases del recurso hídrico 
 
 
Colombia, como ya fue resaltado anteriormente, tiene el privilegio de contar con una gran 
cantidad de recurso hídrico aprovechable, tanto así, que aproximadamente tiene una oferta 
de 2.200 Km3 por año. Según Nelson Omar Vargas, profesional especializado de la 
Subdirección de Hidrología del IDEAM, esta es una gran cantidad de agua, en 
consideración que aproximadamente tan solo el 1,6% de esta es demandada por los 
habitantes del país anualmente, de los cuales, 9 Km
3
 se pierden por ineficiencias en los 
sistemas de riego, en los procesos industriales y en los acueductos. 
 
En ese orden de ideas, según lo manifiesta Guillermo León Vásquez, profesor de la 
Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional en Medellín la distribución del agua de 
calidad, se ve afectada por algo que el denomino “escasez tecnológica para el 
aprovechamiento del mineral, por eso muchas poblaciones como la costa Pacífica y la 
llanura del Caribe, a pesar de vivir en zonas con abundante recurso, no lo tienen o es 
impotable” 
 
En el territorio nacional se presenta una distribución de la pluviosidad, que va alrededor de 
los 10.000 mm al año, como en el Pacífico, y otras donde apenas llueve en promedio 800 
mm, como en La Guajira. De esta forma, en los lugares de mayor oferta no hay una 
importante concentración demográfica. De hecho, el 70% de la población colombiana vive 
en el área correspondiente a la cuenca del río Magdalena–Cauca, que aporta tan solo el 11% 
del recurso hídrico del país, y donde se genera el 85% del Producto Interno Bruto. 
 
El resto del territorio nacional, donde se encuentran las importantes vertientes que 
contribuyen con el 89% del agua como el Orinoco, Amazonas, Pacífico, Atrato, Catatumbo 
y Sierra Nevada, alberga al 30% de los colombianos. Esta presión demográfica termina 
afectando negativamente las cuencas hidrográficas. 
 
Para terminar de resaltar la importancia referente a la escases del recurso, cito textualmente 
las palabras de Nelson Omar Vargas donde hace referencia a la importancia del buen 
 20 
manejo de este líquido preciado “Hay que hacer gestión para que los inconvenientes de 
disponibilidad de agua en el ámbito regional y local sean objeto de decisiones adecuadas. 
Así, queda claro que el problema no es la relación oferta–demanda” (Beleño, 2011) 
 
1.2. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL 
 
Una de las grandes problemáticas actuales está referida a las diferentes acciones que realiza 
el ser humano y que tienen un efecto directo sobre el medio ambiente, muchas de estas son 
negativas y generan lo que se conoce como contaminación ambiental. 
En la literatura, existen diversas definiciones de contaminación ambiental, todas ellas 
tienen en común que la misma se produce cuando se insertan en un ambiente formas de 
energía o elementos extraños y en concentraciones anormales al mismo, generando efectos 
no deseados tanto para la flora y/o fauna del ambiente como para el ser humano. 
Resaltando la legislación colombiana, aplicable directamente a la realización de este 
proyecto, es la que proporciona el Código Nacional De Recursos Naturales Renovables Y 
De Protección Del Medio Ambiente (Decreto 2811 de 1974) en la cual podemos encontrar 
la definición de la contaminación ambiental como: 
“Toda alteración del ambiente sano con sustancias o formas de energía puestas en él, por 
actividad humana o de la naturaleza, en cantidades, concentraciones o niveles capaces de 
interferir el bienestar y la salud de las personas, atentar contra la flora y la fauna, degradar 
la calidad del ambiente de los recursos de la nación o de los particulares.” Esta definiciónes importante en el marco de la normatividad ambiental colombiana donde tanto el 
bienestar común como el particular merecen atención. 
Martin y Santamaría (2000) definen la contaminación ambiental como: 
“la introducción directa o indirecta en la geosfera, hidrosfera o biosfera de sustancias, 
materiales o formas de energía, generalmente antropogenicas, que no forman parte o están 
en concentraciones anormales en dichos ambientes, y que producen un efecto perjudicial 
inmediato o futuro para uno o más componentes de los mismos.” 
 21 
Según sea el tipo de sustancia introducida al medio, la actividad que la produce y el 
componente afectado, se generan diferentes tipos de contaminación; existe entonces 
contaminación provocada por agentes químicos, físicos y/o biológicos; contaminación 
industrial, agrícola, domestica, electromagnética, radiactiva; y contaminación atmosférica, 
hídrica, del suelo, sonora y visual respectivamente. 
1.2.1. Contaminación del recurso hídrico 
 
En el siglo pasado en sus inicios, la población mundial se encontraba alrededor de los 1.600 
millones de habitantes, resaltando que la actividad industrial tenia un crecimiento 
moderado, donde se generaban pocos desechos industriales y la actividad agrícola no 
dejaba grandes afectaciones ya que era libre de fertilizantes y plaguicidas; a comienzos de 
este siglo, la población mundial a aumentado en un factor de aproximadamente un 300% en 
referencia al siglo pasado, donde en ese orden, la industria y por ende sus vertimientos, 
también han tenido un aumento significativo, igualmente, la actividad agrícola a cambiado 
sus costumbres, tanto así, que para esta actividad se esta implementando el uso de 
fertilizantes y otros productos químicos. 
Las grandes urbes junto al desarrollo industrial y a los cambios en las técnicas agrícolas, 
han generado una enorme cantidad de sustancias contaminantes, que afectan los cuerpos de 
agua debido a la contaminación con la consecuente pérdida de la capacidad de los cuerpos 
de agua superficiales para sostener su biodiversidad original. (GREENPEACE, 2010) 
En Colombia, a pesar de su abundancia hídrica, donde se cuentan con precipitaciones 
anuales promedio de 1.800 mililitros, cuando en el resto de naciones del planeta son de 900 
mililitros; aquí se cuenta con una abundancia hídrica, teniendo cerca de 720 mil cuencas 
hidrográficas y alrededor de 10 ríos con caudales permanentes, se podría pensar que hay 
agua ilimitada para todos. Sin embargo, la situación es preocupante. En el año 2011, el 
viceministro de Ambiente, Carlos Castaño, afirmó que más del 50% del recurso hídrico en 
Colombia no se puede utilizar por problemas de calidad. 
Según un informe sobre la gestión del agua en nuestro país, realizado con el apoyo de la 
Asociación Mundial del Agua y la Comisión Económica para América Latina (Cepal), las 
 22 
principales actividades que contribuyen a la modificación de las características de buena 
calidad del agua en el territorio nacional se le atribuyen a los sectores agropecuario, 
industrial y doméstico, siendo estos los responsables de generar cerca de 9 mil toneladas de 
materia orgánica contaminante. uno de los informes presentados en el Segundo Foro 
Mundial del Agua realizado en el año 2000 en La Haya, señala que al entorno natural se 
descargan casi 4.500.000 m3 de aguas residuales domésticas e industriales, y la mayoría de 
los municipios no cuentan con plantas para su tratamiento, donde puntualmente, en la 
capital Colombiana se cuenta con una planta de tratamiento que solo procesa el 20% de lo 
que producen los habitantes. 
Según un estudio realizado en el año 2010 por el Instituto de Hidrología, Meteorología y 
Estudios Ambientales (IDEAM), denominado Estudio Nacional de Agua que se realiza 
cada cuatro años, la mayor parte del sistema hídrico andino colombiano se ha alterado 
debido al transporte de sedimentos y sustancias tóxicas, con una incidencia marcada de los 
corredores industriales ubicados en las cuencas de los corredores Bogotá–Soacha, 
Medellín–Itagüí, Cali–Yumbo, Sogamoso–Duitama–Nobsa, Barranquilla–Soledad y 
Cartagena–Mamonal, lo que afecta gravemente la calidad del líquido en los ríos 
Magdalena, Medellín, Bogotá y Cauca. (Beleño, 2011) 
1.3. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA EN LA SALUD 
 
 
El impacto de los seres humanos sobre la contaminación, se ha ido reafirmando en 
consecuencia a la estrecha relación que existe entre la afectación del recurso hídrico y los 
problemas de salud en las personas, ya que las enfermedades infecciosas representan un 
gran riesgo y son la principal causa de muerte en niños y adultos jóvenes. Según 
información de la OMS se consideran únicamente las enfermedades diarreicas 
frecuentemente asociadas al consumo de agua, para lo cual aproximadamente 2 millones de 
personas mueren cada año, para lo cual se resalta que la mayor población vulnerable son los 
niños de menos de 5 años. (Llop & Bofill, 2005) 
 
 
 23 
Resaltando lo anterior, la contaminación del agua representa un gran problema para la salud 
publica ya que los mecanismos de trasmisión de las enfermedades pueden deberse a 
factores directos e indirectos. El primero de estos esta relacionado a la ingesta de agua 
contaminada procedente de abastecimientos de grandes poblaciones o de pozos 
contaminados, para el segundo caso, se presenta de forma indirecta por acción del contacto 
de las aguas contaminadas con los alimentos que sirven para la dieta de las personas; La 
susceptibilidad de las personas a estas infecciones depende de una serie de factores como 
son: edad, higiene personal, acidez gástrica (representa una barrera para la mayoría de los 
patógenos), la motilidad intestinal (impide la colonización intestinal al favorecer la 
eliminación de los microorganismos) la inmunidad (desempeña un papel importante 
aumentando o disminuyendo la susceptibilidad). (García, 2002) 
1.4. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 
 
Para el tratamiento de las aguas residuales existen diversos procesos y operaciones 
unitarias, que con una adecuada selección y combinación, pueden resolver la mayoría de las 
necesidades de disposición final o reaprovechamiento de los vertimientos. En términos 
generales existen procesos fisicoquímicos y procesos biológicos. Los procesos 
fisicoquímicos hacen uso de las diferencias en ciertas propiedades entre el contaminante y 
el agua (sedimentación y flotación) o mediante la adición de reactivos empleados para 
variar la forma del contaminante buscando condiciones de separación del líquido. Los 
procesos biológicos utilizan microorganismos que se alimentan de la materia orgánica 
contaminante y con ello la eliminan del agua en forma de nuevas células o de gases (Crites, 
1998 ) 
1.4.1. Pretratamiento 
 
Es el proceso de eliminación de los constituyentes de las aguas residuales cuya presencia 
puede provocar problemas de mantenimiento y funcionamiento de los diferentes procesos y 
operaciones. El desbaste y la dilaceración son procesos utilizados para la eliminación de 
sólidos gruesos, la flotación para eliminar grasas y aceites y el desarenado para la 
eliminación de la materia en suspensión gruesa 
 24 
1.4.2. Tratamiento primario 
 
Se refiere comúnmente a la remoción parcial de sólidos suspendidos y materia orgánica 
particulada mediante sedimentación o flotación, constituyendo una estrategia de preparar el 
agua residual para el tratamiento biológico. Por lo general el tratamiento primario en un 
sistema convencional, remueve alrededor del 60% de los sólidos suspendidos del agua 
residual cruda y hasta un 40% de la DBO5, fundamentalmente particulada 
 
1.4.3. Tratamiento secundario 
 
El tratamiento secundario convencional es biológico, se usa principalmente para remoción 
de DBO soluble y sólidos suspendidos volátiles, se incluyen en estos los procesos 
biológicos de lodos activados, filtros percoladores, sistemas delagunaje y los humedales 
artificiales, además de otras opciones anaeróbicas o mixtas (Romero, 2000). 
 
1.4.4. Tratamiento terciario y avanzado 
 
Supone generalmente, la necesidad de remover nutrientes para prevenir la eutrofización de 
fuentes receptoras ambientalmente más sensibles o para mejorar la calidad de un efluente 
secundario con el fin de adecuar el agua para su reúso (Romero, 2000). 
 
1.5. HIDROCARBURO Y SUS DERIVADOS 
 
 
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos compuestos por átomos de hidrogeno y de 
carbono, Estos compuestos se definen porque presentan características físico-químicas de 
acuerdo a su estructura molecular y al número de átomos que los conforman. 
En el caso puntual de este proyecto, y teniendo en cuenta que los combustibles (Gasolina y 
Diesel) como derivados del petróleo, son los comercializados en las estaciones de servicio; 
se caracterizan por la presencia de una gran variedad de hidrocarburos que contienen 
múltiples componentes orgánicos con diferentes grados de solubilidad, es ahí donde se 
puede establecer una diferencia entre estos, ya que a razón de establecer un nivel de 
comparación entre estos, podemos decir que el Diesel es más denso, menos volátil y menos 
soluble. En merito de lo resaltado, se puede establecer que el Diesel es menos soluble con 
 25 
el agua y por lo tanto tiene mayor dificultad de ser biodegradados. Según Kadlec and 
Knight (1996), las principales rutas para la remoción de hidrocarburos por medio de 
humedales son la volatilización, la degradación biológica o microbiana, la oxidación 
fotoquímica, la sedimentación, la adsorción, la filtración y precipitación química. 
(CUBILLOS VARGAS, 2011) 
1.5.1. Fitorremediación de hidrocarburos 
 
Con el fin de reducir la carga contaminante que es descargada a las fuentes de agua 
superficiales y subterráneas, han sido investigadas y empleadas diferentes alternativas que 
ayuden a este fin, entre estos están la implementación en los sistemas de tratamiento de 
carbón activado, microorganismos, sustancias químicas entre otros. Estos procesos son 
bastante eficientes pero costosos, lo que potencializa a la fitorremediación como uno de los 
sistemas ecotecnológicos a implementar, esto gracias a que representa un menor costo-
beneficio, posee ventajas estéticas, captación de gases efecto invernadero, sostenible, ya 
que se requiere de una fuente de energía solar y tiene una gran aplicabilidad bajo diferentes 
rangos de concentración de contaminantes (Guendy Ghobrial, 2008) 
1.5.2. Humedal artificial 
 
 
Humedales de flujo libre que consisten en áreas con flujo de agua expuesto, vegetación 
flotante y plantas emergentes. Siendo similares en apariencia a los marismas. Cuando el 
agua fluye a través del humedal, es tratada por procesos de sedimentación, filtración, 
oxidación, reducción, adsorción y precipitación. (Wallace and Knight, 2006; Kadlec and 
Wallace, 2008). 
Emplean camas de suelo o grava plantadas con vegetación típica de humedales naturales; el 
agua se mantiene bajo la superficie de la grava y fluye horizontalmente de la entrada a la 
salida, entre y alrededor de las raíces y los rizomas de las plantas. Este tipo de humedales se 
utiliza para tratar efluentes primarios (Wallace and Knight, 2006; Kadlec and Wallace, 
2008) 
 
 26 
1.5.3. Tipos de humedales artificiales 
 
 
 Existen dos tipos de humedales diseñados para el tratamiento de aguas residuales, 
humedales de flujo subsuperficial (SFS) y superficial (SF). En el denominado de flujo 
superficial, el agua circula por sobre la superficie del substrato y, en el de flujo 
subsuperficial, el agua circula a nivel de la superficie del lecho o por debajo del substrato 
(Llagas and Guadalupe, 2006). 
1.5.4. Humedal de flujo subsuperficial 
 
 Un humedal artificial de flujo subsuperficial (FS, subsurface flow wetlands) está 
diseñado específicamente para el tratamiento de algún tipo de agua residual, o su fase final 
de tratamiento, y está construido típicamente en forma de un lecho o canal que contiene un 
medio apropiado, La grava es el medio más utilizado en Estados Unidos y Europa, aunque 
también se ha utilizado roca triturada, grava, arena y otro tipo de materiales del suelo. El 
medio se planta normalmente con los mismos tipos de vegetación emergentes presentes en 
las praderas inundadas y, por diseño, el nivel del agua se mantiene por debajo de la 
superficie del medio. (U.S.EPA., 2000) 
 
 Las principales ventajas de mantener un nivel subsuperficial del agua son la 
prevención de mosquitos y olores y la eliminación del riesgo de que el público entre en 
contacto con el agua residual parcialmente tratada, Los humedales de flujo superficial 
remueven en forma confiable la DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno), la DQO 
(Demanda Química de Oxigeno) y los SST (Sólidos Suspendidos Totales), donde con 
tiempos de retención suficientemente largos también pueden producir bajas 
concentraciones de nitrógeno y fósforo. Los metales son también removidos eficazmente y 
se puede esperar también una reducción de un orden de magnitud en coliformes fecales en 
sistemas diseñados para producir efluentes de tratamiento secundario o avanzado. 
(U.S.EPA., 2000) 
 27 
Imagen 1 Sistema de flujo bajo la superficie (Llagas W. And Guadalupe E., 2005) 
 
1.5.5. Fitorremediación 
 
 El termino fitorremediación surgió en los años 90’s con el inicio de la investigación 
para el tratamiento de las aguas contaminadas con hidrocarburo y la acumulación de 
metales pesados en plantas usada en la agricultura (EPA, 2000), esto a partir de la 
construcción de humedales artificiales, para lo cual se empieza a definir como una opción 
tecnológica que ha sido desarrollada y usada para remediar medios impactados con 
diferentes tipos de contaminantes. Se basa en el uso de organismos vegetales, la cual se 
fundamenta en función de la capacidad de remover, transformar, secuestrar o degradar 
contaminantes de interés mediante la interacción con microorganismos que se ubican en la 
rizósfera, para una adaptación a condiciones medioambientales locales, alta biomasa y 
capacidad de adaptación, entre otras. (U.S.EPA., 2000) 
 
La aplicabilidad de este sistema de tratamiento va en función del tipo de medio impactado y 
las características de contaminación. Se establece que el proceso de fitorremediación 
comienza a partir del contacto del contaminante con la raíz de la especie vegetal, ya que 
aquí es donde se presenta el proceso de absorción y mezcla con la estructura de ella y su 
pared celular. Posteriormente, se presentan varios pasos donde los contaminantes son 
tomados vía difusión e incorporados en la pared y membrana celular, así pues, los 
contaminantes son tomados y transformados dando paso a la transpiración del mismo, 
 28 
llevándolo desde la raíz hasta las hojas y, finalmente el compuesto es tomado, metabolizado 
y localizado en las partes de la planta mediante las fases de conversión, conjugación y 
compartimentación. (CUBILLOS VARGAS, 2011) 
1.5.5.1. Procesos de la fitorremediación 
 
 
Las raíces son uno de los principales componentes en el proceso de fitorremediación, ya 
que en estas se concentra una gran cantidad de exudados los cuales proporcionan una 
conexión entre los microorganismos y las plantas, de esta manera se genera un efecto 
rizósfera, el cual también es influyente en el sentido de tener las condiciones ideales de tipo 
de suelo, cantidad de nutrientes, pH, disponibilidad de agua, oxigeno, temperatura y otros. 
Igualmente la liberación de enzimas juega un papel importante en este proceso, ya que a 
partir de esto permite la transformación orgánica de los compuestos mediante reacciones 
químicas catalizadas. (CUBILLOS VARGAS, 2011) 
Para resaltar el proceso anteriormente mencionado, se puede evidenciar la siguiente imagen 
la cual elaboró el autor para evidenciar el proceso 
 
Imagen 2. Simbiosis planta - microorganismoen la fitorremediación (CUBILLOS VARGAS, 2011) 
 
 29 
1.5.5.1.1. Fitoextracción o fitoacumulación 
 
Es el proceso donde se realiza la toma del contaminante por parte de las raíces de la planta, 
ya que es ahí donde se acumulan los contaminantes y los puede incorporar a sus tejidos. Así 
pues, se inicia el proceso en el que la planta absorbe y/o concentra el compuesto 
contaminante en sus partes cosechables, tejidos de hojas y tallos. 
1.5.5.1.2. Rizodegradación 
 
 
En este paso, se presenta la toma del contaminante dentro de las raíces de la planta, esto 
gracias a la actividad microbiana asociada a la rizósfera. Es aquí donde la influencia de los 
exudados juega un papel importante, ya que estos producen proteínas y enzimas que ayudan 
a propiciar las condiciones optimas para el crecimiento microbiano. De esta manera, las 
raíces proporcionan un medio de soporte para las bacterias ya que estas contienen una 
fuente de carbono y transfieren el oxígeno desde el ambiente, estimulando la degradación 
aerobia 
En merito del enfoque de este proyecto, se resalta que de acuerdo con Kamath (n.d.), esta 
puede ser el mecanismo más significativo para la remoción de los hidrocarburos derivados 
del petróleo, ya que los PAHs por ser hidrofóbicos y por su facilidad de ser retenidos en 
suelos, disminuye la biodisponibilidad para la toma por parte de las macrófitas y su 
fitodegradación, haciendo que este tenga un mayor contacto con la zona de raíces donde su 
remoción sea efectuada. 
1.5.5.1.3. Fitoestabilización 
 
 
Se refiere al uso de plantas para reducir la biodisponibilidad de los contaminantes en el 
entorno, inmovilizándolos en el suelo y agua a través de las raíces. Es efectiva 
principalmente para la remoción de contaminantes metálicos debido a su difícil 
biodegradación. 
 30 
1.5.5.1.4. Fitodegradación 
 
En este proceso los contaminantes son trasformados a moléculas más simples, para que 
sean asimiladas por los tejidos de las plantas y ayuden a su crecimiento. En este proceso las 
enzimas y proteínas de las plantas dan paso a reacciones químicas que generan un 
rompimiento de las moléculas de los contaminantes. Según Dietz and Schnoor (2001) este 
proceso se da mediante tres fases: conversión, conjugación e incorporación a la planta, para 
lo cual son usados por la planta para su propia desintoxicación. 
1.5.5.1.5. Fitovolatilización 
 
Este proceso consiste en la toma del contaminante, llevándolo a las hojas y tallos, ya que 
necesitan de compuestos orgánicos y agua, después de este proceso, lo evaporan y 
volatilizan mediante los estomas abiertos de las hojas, sin embargo, este proceso no es del 
todo una solución al problema de la contaminación, ya que de acuerdo a las condiciones 
citadas anteriormente, los contaminantes salen a la atmosfera en condiciones aun toxicas. 
(CUBILLOS VARGAS, 2011) 
Para resaltar lo anteriormente mencionado, se puede evidenciar el proceso de la planta en la 
remoción de los contaminante mediante la fitorremediación. 
Imagen 3 Esquema mecanismos para la fitorremediación de hidrocarburos (CUBILLOS VARGAS, 
2011) 
 31 
1.5.6. Phragmites Australis 
 
 También llamada caña común, es una especie que se encuentra nativa en los 
humedales y puede tener una longitud de hasta 6 metros de altura en rodales densos y de 
larga duración, su reproducción se puede presentar por semillas, pero básicamente se puede 
lograr su reproducción de manera asexual por medio de rizomas, esta especie tiene 
características invasoras en su hábitat, esta especie se encuentra en gran volumen por todos 
los continentes. 
 
 Sus características ecológicas se comprenden en leñosos tallos huecos que pueden 
crecer hasta los 6 metros, sus hojas son lanceoladas con longitudes de 20 a 40 cm 
aproximadamente, Las flores se desarrollan a mediados de las temporadas de calor y están 
dispuestas en espigas leonados con muchos mechones de pelo sedoso. (Phragmites 
Common Reed) 
 
 En comparación con algunas especies vegetales plantadas en los humedales 
artificiales, la Phragmites Australis, presenta una ventaja significativa de adaptación al 
ambiente, igualmente su condición operativa en cuanto a remoción de materia orgánica se 
refiere arroja mejores resultados que su comparación de estudio Typha dominguensis, no 
sin demeritar esta ultima que igualmente tiene un alto índice de remoción de contaminantes 
de características orgánicas (Cooper 1999). 
 
Según EPA, en su folleto informativo de tecnología de aguas residuales humedales de flujo 
subsuperficial, la especie vegetal Phragmites Australis es la favorita frente a las aneas 
(Typha spp.) y los juncos (Scirpus spp), ya que sus estudios demuestran la efectividad de 
esta especie con respecto a sus competidoras en el tratamiento de aguas residuales, por su 
fácil adaptabilidad, resistencia, crecimiento y que no es una fuente alimenticia para la vida 
silvestre y las aves; sin embargo resaltan, que las complicaciones de esta especie pueden 
deberse a su ya antes mencionado crecimiento, ya que estas tienden tener una proliferación 
mas agresiva. 
 
 32 
1.6. ACTIVIDAD ECONÓMICA 
 
 
 Son actividades económicas todos los procesos que tienen lugar para la obtención 
de productos, bienes y/o servicios destinados a cubrir necesidades y deseos en una sociedad 
en particular. Para la economía y las finanzas, una actividad es cualquier proceso que 
ocurre de manera organizada con el fin último de generar productos, o también bienes y 
servicios, que en un contexto dado contribuirán al progreso económico de un grupo, 
sociedad o nación. (DEFINICIÓNABC, 2015) 
1.6.1. Estación de servicio 
 
Establecimiento destinado al almacenamiento y distribución de combustibles líquidos 
derivados del petróleo y/o gaseosos, excepto gas licuado del petróleo (GLP), para vehículos 
automotores, a través de equipos fijos (surtidores) que llena directamente los tanques de 
combustible. Además, puede incluir facilidades para prestar uno o varios de los siguientes 
servicios: lubricación, lavado general y/o de motor, cambio y reparación de llantas, 
alineación y balanceo, servicio de diagnóstico, trabajos menores de mantenimiento 
automotor, venta de llantas, neumáticos, lubricantes, baterías y accesorios y demás 
servicios afines. (Decreto 1521 de 1998) 
1.6.2. Aguas hidrocarburadas 
 
Son aguas de proceso, generalmente provenientes de estaciones de servicio y/o plantas de 
abasto de combustibles, y demás actividades en donde se involucre la distribución de estos, 
donde en la operación diaria puede producirse derrames accidentales, fugas o pérdidas de 
combustible y de aceites minerales, de este tipo de aguas está prohibido su vertimientos al 
sistema de captación público, y se debe contar con unos controles operacionales de 
contingencia para el control del vertimiento de estas, como lo estipula el Art. 35 Dec 
3930/10 
1.6.3. Problemas ambientales de las EDS en Bogotá 
 
En el año 2010, se resaltó por parte de la secretaria distrital de ambiente, la clausura de 
cuatro estaciones de servicio en la capital del país, esto en referencia al mal manejo de los 
 33 
residuos líquidos y peligrosos, puntualmente, en esta oportunidad, resaltaré que estas 
estaciones fueron selladas por tener procedimientos sancionatorios pendientes en el ámbito 
de sus vertimientos prohibidos, ya que estos se encontraban afectando diferentes recursos 
naturales como lo cita el informe de la SDA “Generan vertimientos que se filtran en el 
subsuelo, no cuentan con un tratamiento de agua, no están conectados a la red de 
alcantarillado, el almacenamiento del combustible es rudimentario y son un foco de 
residuos peligrosos. Todos estos impactos afectan tanto el suelo como el agua”. (SDA, 
2010) 
 
En merito de lo expuesto, cabe resaltar que un gran numero de estaciones de servicio de la 
capital del país, no cuentan con permiso ambiental que garantice de esta manera,un 
cumplimiento legislativo de los actos administrativos existentes, adicionalmente, muchas 
EDS, realizan el vertimientos al suelo, lo que la SDA y la CAR por mencionar el perímetro 
urbano, tienen estrictamente prohibida esta actividad debido a la gran afectación que esta 
generaba. 
1.7. MEMORIA DE CÁLCULO 
 
Son los procedimientos descritos de forma detallada de cómo se realizaron los cálculos de 
las ingenierías que intervienen en el desarrollo de un proyecto de construcción 
1.7.1. Hidráulica de los humedales de flujo subsuperficial 
 
La ley de Darcy describe el régimen del flujo en condiciones de medio poroso, esta 
generalmente es implementada para el diseño de humedales de flujo subsuperficial usando 
suelo y grava como medio filtrante de este. Este método debe ser implementado bajo unas 
condiciones de diseño y operativas que satisfagan el correcto funcionamiento del sistema de 
tratamiento para los resultados de eficiencia esperados. 
Para que se cumplan las condiciones anteriormente resaltadas, se debe tener en cuenta que 
el medio de soporte debe tener características granulométricas de pequeñas a medianas, 
esto satisface que la turbulencia generada no sea tan alta, ya que al usar rocas de gran 
tamaño, puede generarse una uniformidad en el flujo que transita a través del sistema 
 34 
Igualmente, el sistema debe estar construido de tal manera que se disminuyan los corto-
circuitos, así pues se garantiza que el agua esta transitando de manera uniforme por todo el 
sistema de tratamiento y que la distribución desde la entrada es uniforme al igual que la 
salida del sistema lo debe ser. 
En merito de lo resaltado anteriormente, se consideró que la ley de Darcy proporciona una 
aproximación razonable de las condiciones hidráulicas que se deben tener para el diseño del 
humedal que se formuló para este proyecto. 
Q = Ks * Ac * s 
Ecuación 1. Ley de Darcy para el diseño de humedales de Flujo Subsuperficial 
Donde: 
 
Q = Caudal promedio 
Ks = Conductividad hidráulica del medio de soporte usado (m
3
/m
2
/d) 
Ac = Área de la sección transversal y perpendicular al flujo (m
2
) 
s = Gradiente hidráulico o pendiente de la superficie del agua en el sistema (m/m) 
Para lo cual a partir de la formula anterior, se puede determinar la velocidad a través del 
área transversal del sistema de tratamiento, esto bajo la siguiente formula. 
v = Ks * s 
Ecuación 2 Ley de Darcy para determinar la velocidad del flujo que pasa por el área transversal del 
humedal 
 
La resistencia del flujo en el humedal, es producto de la obstrucción que genera a partir del 
paso del agua por el sistema de filtración que se utiliza como medio de soporte, así pues, 
esta resistencia igualmente se ve incrementada a razón de la propagación de las raíces de 
las especies plantadas y la acumulación de sólidos que se acumulan en los poros del sistema 
de filtración. Para evitar obstrucciones por aumento de las condiciones resaltadas, se debe 
conseguir una cabeza de presión proporcionada por la diferencia de niveles entre la entrada 
 35 
y la salida de agua del humedal, donde se satisfaga el paso del flujo desde la entrada a la 
salida sin mayor complicación, entonces se debe conseguir esta diferencia mediante la 
construcción del humedal con una suficiente pendiente que permita un drenaje completo 
cuando sea necesario, pero también se debe contar con estructuras de salida que permita el 
ajuste del nivel del agua para compensar la resistencia que puede aumentar con el tiempo. 
1.7.1.1. Gradiente hidráulico 
Gradiente es el incremento de una variable entre dos puntos del espacio, en relación con la 
distancia entre esos dos puntos. Si la variable considerada fuera la altitud de cada punto, el 
gradiente seria la pendiente entre los dos puntos considerados. (Sánchez San Román, 2011) 
1.7.1.2. Conductividad hidráulica 
 
Darcy estableció que la conductividad hidráulica depende del medio filtrante por el cual el 
flujo este transitando, ya que definió que la conductividad es la facilidad con la que el agua 
pasa a través de los poros y fracturas porosas de este, la cual esta sujeta a un gradiente 
hidráulico y el nivel de saturación y permeabilidad del material. En merito de lo expuesto, 
también cabe resaltar que esta conductividad depende del medio como fue resaltado, pero 
igualmente del fluido, sin embargo, se puede inferir que como la parte que depende del 
fluido normalmente es despreciable, para las aguas subterráneas a efectos prácticos 
asumimos que la conductividad hidráulica de Darcy es una característica del medio poroso. 
(Sánchez San Román, 2011) 
 
 
 
 
 
 
 36 
2. MARCO LEGAL 
 
A continuación se relaciona la normatividad vigente en Colombia aplicable a la realización 
del presente proyecto. 
 
CONSTITUCIÓN DE COLOMBIA 
 
La Constitución Política de Colombia, consagra dentro de los derechos fundamentales, 
colectivos y del ambiente, el derecho a gozar de un ambiente sano, a la protección de la 
integridad del espacio público, la diversidad e integridad del ambiente, la planificación del 
manejo y aprovechamiento de los recursos naturales. En lo que se refiere a la 
contaminación hídrica no se es puntual, sin embargo se resaltan los artículos más 
significativos para el presente proyecto. 
Artículo 79: Todas las personas tienen derecho a gozar de un ambiente sano. La ley 
garantizará la participación de la comunidad en las decisiones que puedan afectarlo. Es 
deber del Estado proteger la diversidad e integridad del ambiente, conservar las áreas 
de especial importancia ecológica y fomentar la educación para el logro de estos fines. 
 
Artículo 80: El estado deberá prevenir y controlar los factores de deterioro ambiental, 
imponer las sanciones legales y exigir la reparación de los daños causados 
 
Artículo 95: Son deberes de la persona y del ciudadano, proteger los recursos 
culturales y naturales del país y velar por la conservación de un ambiente sano. 
Artículo 333: La empresa, como base del desarrollo, tiene una función social que 
implica obligaciones. El estado fortalecerá las organizaciones solidarias y estimulara el 
desarrollo empresarial. 
 
 
 
 
 37 
LEY 99 DE 1993: 
 
La presente Ley establece que como función el ministerio, debe dictar regulaciones de 
carácter general tendientes a controlar y reducir las contaminaciones geosférica, hídrica, del 
paisaje, sonora y atmosférica, en todo el territorio nacional. 
Artículo 66: Indica las competencias para cada una de las autoridades 
correspondientes en su jurisdicción, con lo cual debe garantizar y verificar el manejo 
adecuado de los vertimientos generados por diferentes actividades industriales y que 
puedan generar daño inminente al medio. 
 
CÓDIGO DE RECURSOS NATURALES (DECRETO-LEY 2811 DE 1974) 
 
Establece el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio 
Ambiente. En su capítulo II define la regulación desde el punto de vista de prevención y 
control de contaminación del recurso hídrico. 
 
DECRETO 1594 DE 1984 
 
Reglamenta los criterios de calidad del agua y se establecen las normas de vertimiento 
aplicables en todo el territorio nacional, en donde en sus artículos sustenta las 
consecuencias en las cuales se puede presentar el vertimiento de manera imprevista. 
 
Artículo 93: Cuando en un cuerpo de agua se presenten vertimientos accidentales o 
por fuerza mayor o caso fortuito, tales como de petróleo, hidrocarburos y otras 
sustancias, que originen situaciones de emergencia, el Ministerio de Salud coordinará 
con las EMAR los procedimientos tendientes a controlar dicha situación. 
 
Artículo 96: Los usuarios que exploren, exploten, manufacturen, refinen, transformen, 
procesen, transporten o almacenen hidrocarburos o sustancias nocivas para la salud y 
para los recursos hidrobiológicos, deberán estar provistos de un plan de contingencia 
 38 
parala prevención y control de derrames, el cual deberá contar con la aprobación de la 
EMAR y el Ministerio de Salud o de su entidad delegada. 
 
Artículo 168: A los usuarios de interés sanitario cuyos vertimientos presenten riesgos 
para la salud y a los usuarios que almacenen, procesen, o transporten hidrocarburos u 
otras sustancias peligrosas para la salud o para los recursos naturales renovables, el 
Ministerio de Salud, las EMAR o las entidades delegadas podrán exigirles la 
presentación y desarrollo de un plan de prevención y control de accidentes, sin 
perjuicio del cumplimiento de la Ley 09 de 1979 y las disposiciones reglamentarias 
sobre la materia. 
 
RESOLUCIÓN 3956/2009 
 
Establece las características del vertimiento y sus niveles permisibles de contaminación 
para ser vertidos a un cuerpo de agua, estos son regulados por la secretaria distrital de 
ambiente en el perímetro urbano de la capital 
 
Artículo 10: Vertimientos permitidos a corrientes principales. Se permitirá el 
vertimiento de aguas residuales a las corrientes principales bajo las siguientes 
condiciones: 
 
Agua residual no domestica: Usuarios que viertan aguas residuales no domesticas con 
permiso de vertimiento vigente y que cumpla con los valores de referencia y 
características establecidas en los objetivos de calidad de los cuerpos de agua en el 
distrito capital para cada tramo en particular definido por la autoridad ambiental 
competente y presenten características físicas y químicas iguales o inferiores a los 
valores de referencia establecidos en la siguiente tabla: 
 
 
 
 
 
 39 
PARAMETRO UNIDADES 
VALOR 
TRAMO 1 
VALOR TRAMO 2, 3 
y 4 
COLOR 
Unidades Pt-
Co 
50 Unidades 80 Unidades 
S. SEDIMENTABLES mL/L 2 2 
TEMPERATURA ºC 15 20 
COLIFORMES 
FECALES 
NMP 100mL 
 
 
 
 
 
Valores establecidos como objetivos de 
calidad para cada corriente 
 
(Resolución 5731 de 2008) 
DBO5 mg/L 
DQO mg/L 
FOSFORO TOTAL mg/L 
GRASAS Y ACEITES mg/L 
NITROGENO TOTAL mg/L 
OXIGENO DISUELTO mg/L 
pH Unidades 
S.SUSPENDIDOS 
TOTALES 
mg/L 
TENSOACTIVOS mg/L 
Tabla 1 Niveles permisibles para el vertimiento a cuerpo de agua natural 
 
RESOLUCIÓN 5731/2008 
 
Adopta nuevos objetivos para la calidad del recurso hídrico, puntualmente resaltando las 
características de calidad del rio Tunjuelo que competen para el desarrollo de este proyecto, 
aquí se resaltan las condiciones bajo las cuales se puede realizar el vertimiento dependiendo 
de los tramos correspondientes de la cuenca del área de influencia, para lo cual se resaltan 
las siguientes tablas en merito a lo anteriormente citado. 
 40 
 
Tabla 2 Determinación de los limites de tramos para la cuenca del área de influencia 
 
Tabla 3 Niveles permisibles para el vertimiento a cuerpo de agua natural para el tramo 
correspondiente 
 41 
3. METODOLOGÍA 
 
A continuación, se describen las herramientas y métodos utilizados para el desarrollo del 
presente proyecto, lo resaltado en este espacio tiene como finalidad ser un soporte técnico y 
teórico para el desarrollo y cumplimiento de los objetivos planteados. 
 
En merito de lo expuesto, se resalta que el desarrollo del proyecto se llevo a cabo a partir 
una investigación cualitativa y cuantitativa, en donde se tuvieron en cuenta antecedentes y 
estados actuales del sistema de tratamiento implementado por la estación de servicio 
BIOMAX vía al llano, condiciones climáticas y ambientales del área de influencia directa e 
indirecta. 
 
Se realizaron estudios de zona para verificar la ubicación y disponibilidad de espacio para 
una tentativa implementación y así ajustar los cálculos a lo requerido por las partes 
interesadas (administración de la EDS, área de ingeniería), sin que esto altere algunas 
condiciones de diseño para obtener el mayor potencial de eficiencia del sistema de 
tratamiento de las aguas hidrocarburadas. 
 
Se realizaron aforos volumétricos a fin de contar con un cálculo real del caudal da aporte 
que puede llegar a tener el sistema de tratamiento de fitorremediación y así mismo 
comenzar con el diseño del humedal artificial. 
 
Como se puede evidenciar en la estructura de la metodología, esta fue organizada por fases, 
las cuales juegan un papel importante en el desarrollo final del proyecto, posterior a la 
verificación teórica y estado del arte del tratamiento existente, se procedió a realizar el 
levantamiento de la zona para comenzar con el proceso de diseño, donde gracias a las 
recomendaciones estructurales correspondientes al área de la ingeniería civil, se logra 
aterrizar el diseño a las disposiciones y criterios para este tipo de estructuras hidráulicas 
civiles, esto se realizó en colaboración con el Ingeniero Roberto Nieves de la empresa Nix 
de Colombia S.A.S., el cual es proveedor de servicios civiles de la empresa BIOMAX S.A. 
 
 42 
3.1. GENERALIDADES (Fase I) 
3.1.1. Trabajo de campo y escritorio para el levantamiento de la línea base 
La información referente para el levantamiento de la línea base ambiental, fue recolectada 
mediante la metodología de trabajo de campo e investigación bibliográfica de la zona de 
influencia directa e indirecta, aquí se tuvo presente la normatividad vigente a la fecha de la 
realización de este proyecto, al igual que los estudios de las diferentes entidades 
competentes en la materia del parámetro investigado. 
 
3.2. FORMULACIÓN (Fase II) 
3.2.1. Levantamiento de la información del sistema de tratamiento existente 
Con la ayuda de la ingeniera ambiental María Paula Peña (analista ambiental BIOMAX 
S.A.), se procedió a realizar el levantamiento de la información del sistema de tratamiento 
implementado en la compañía, el consistía en un tratamiento preliminar/primario 
denominado trampa de grasas. Aquí se verificaron aspectos de funcionalidad y diseño 
hidráulico mediante la revisión de los planos con los que contaba la estación de servicio, 
revisando las redes hidrosanitarias mediante planos igualmente, a fin de verificar que las 
aguas que eran dirigidas al sistema de tratamiento, fuesen netamente aguas 
hidrocarburadas, es decir, aguas residuales de tipo industrial. 
 
Para continuar con el levantamiento de la información referente al sistema de tratamiento, 
se solicitó a la ingeniera Peña, los antecedentes de análisis de laboratorio realizados al 
efluente industrial de la estación de servicio, para lo cual la ingeniera María Paula nos 
facilita una información que da pie para la interpretación de sus resultados y criterios de 
cumplimiento normativo en cuanto al vertimiento se refiere. 
 
3.2.2. Acuerdo con las partes interesadas (administración y área de ingeniería) 
En el desarrollo de este punto se debió conversar con un grupo de personas las cuales 
estaban encargadas en su momento de la toma de las decisiones referentes al desarrollo del 
proyecto, donde ellos a su vez, comunicaban a sus superiores al respecto del proceso que se 
estaba llevando a cabo y la importancia de la implementación de este sistema de 
 43 
tratamiento en merito a la condición requerida hacia la estación de servicio para con sus 
vertimiento industriales, en este paso del desarrollo, se acordaron varios aspectos tanto de 
diseño como operativos que dieron pie a la mejor alternativa para el tratamiento de las 
aguas hidrocarburadas y así mismo del diseño del humedal artificial de flujo subsuperficial. 
 
3.2.3. Levantamiento de zona de influencia directa 
Se verificó la disponibilidad de área en la zona donde tentativamente se implementaría el 
proyecto por parte de la empresa BIOMAX S.A., ya que posterior a la formulación y diseño 
el cual era el alcance de este proyecto, como lo he mencionado a lo largo de este 
documento; la empresa requería de un sistema en serie para el tratamiento de las aguas 
industriales de la EDS y así cumplir con los requerimientos legislativos actuales y futuros 
para la obtención