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Estudio del Disentildeo de una planta de tratamiento de agua para consumo humano a partir
de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes de agua en la parroquia
San Buenaventura
Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
Departamento de Ciencias de la Energiacutea y Mecaacutenica
Carrera de Ingenieriacutea en Petroquiacutemica
Trabajo de titulacioacuten previo a la obtencioacuten del tiacutetulo de Ingeniera en Petroquiacutemica
MSc Luna Ortiz David Eduardo
11 de marzo del 2021
2
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA EN PETROQUIacuteMICA
CERTIFICACIOacuteN
Certifico que el trabajo de titulacioacuten ldquoEstudio del Disentildeo de una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes de agua en la parroquia San
Buenaventurardquo fue realizado por la sentildeorita Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
el cual ha sido revisado y analizado en su totalidad por la herramienta de verificacioacuten
de similitud de contenido por lo tanto cumple con los requisitos legales teoacutericos
cientiacuteficos teacutecnicos y metodoloacutegicos establecidos por la Universidad de las Fuerzas
Armadas ESPE razoacuten por la cual me permito acreditar y autorizar para que lo sustente
puacuteblicamente
Latacunga 11 de marzo del 2020
Firma
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3
Urkund Analysis Result
Analysed Document Tiacutetulo del trabajo de titulacioacuten aprobadopdf (D54403984) Submitted Fecha y hora
Submitted By correo institutional
Significance
Sources included in the report
Trabajo de titulacioacuten completahelliphellip httpses httpwww httpswww httpswww
Instances where selected sources appear
7
Firma
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Msc Luna Ortiz David Eduardo
DIRECTOR
4
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA PETROQUIacuteMICA
RESPONSABILIDAD DE AUTORIacuteA
Yo Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate con ceacutedula de ciudadaniacutea 050383835-1
declaro que el contenido ideas y criterios del trabajo de titulacioacuten Estudio del Disentildeo
de una planta de tratamiento de agua para consumo humano a partir de la
evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes de agua en la parroquia
San Buenaventura es de mi autoriacutea y responsabilidad cumpliendo con los requisitos
legales teoacutericos cientiacuteficos teacutecnicos y metodoloacutegicos establecidos por la Universidad
de las Fuerzas Armadas ESPE respetando los derechos intelectuales de terceros y
referenciando las citas bibliograacuteficas
Latacunga 11 de marzo del 2020
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
CC 050383835-1
5
DEPARTAMENTO DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA PETROQUIacuteMICA
AUTORIZACIOacuteN DE PUBLICACIOacuteN
Yo Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate con ceacutedula de ciudadaniacutea 050383835-1
autorizo a la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE publicar el trabajo de
titulacioacuten Estudio del Disentildeo de una planta de tratamiento de agua para consumo
humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura en el Repositorio Institucional cuyo
contenido ideas y criterios son de mi responsabilidad
Latacunga 10 de marzo del 2020
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
CC 050383835-1
6
DEDICATORIA
A mis padres Oscar y Doris cada logro que consiga seraacute para ustedes porque me
ensentildearon a luchar y ser fuerte ante cualquier situacioacuten
A mi hermano Emerson por cuidarme y apoyarme incondicionalmente en cada
momento de mi vida
A Vicky Emi Caro y Andreacutes por ayudarme y darme aacutenimos cuando maacutes los necesitaba
7
AGRADECIMIENTO
A Dios y la Virgen Mariacutea por permitirme terminar esta etapa de mi vida y compartir
este momento tan especial con mi querida familia
A mis padres por brindarme su apoyo incondicional en cada momento de mi vida con
todo su esfuerzo y dedicacioacuten para que pueda continuar con mis estudios y sobre todo por
siempre confiar en miacute
A mi hermano por ser la persona que ha estado junto a miacute en los buenos y malos
momentos durante toda mi vida y no dejar que me rinda por apoyarme siempre con todo su
amor incondicional y sus palabras de aliento
A toda mi familia por estar presente y apoyarme en los momentos que los necesiteacute
A los docentes que fueron parte de mi formacioacuten acadeacutemica en especial al Ing David
Luna por su tiempo dedicacioacuten y ayuda con este proyecto por confiar en miacute y tener las
palabras correctas en varias situaciones que necesite un consejo Al Dr Roman Rodriacuteguez por
compartir sus conocimientos y experiencias que no soacutelo me serviraacuten en mi vida profesional si
no tambieacuten personal
A todos mis amigos en especial a Jess Israel M Stalin y Pol V por ensentildearme el valor
de la amistad y estar junto a miacute en cada momento de mi vida universitaria por todos los
momentos compartidos y todo su apoyo incondicional
A todas las personas que de una u otra manera ayudaron a la culminacioacuten de este
proyecto
8
Tabla de contenidos
Caraacutetula 1
Certificacioacuten 2
Urkund 3
Responsabilidad de autoriacutea 4
Autorizacioacuten de publicacioacuten 5
Dedicatoria 6
Agradecimiento 7
Tabla de contenidos 8
Iacutendice de tablas 10
Iacutendice de figuras 11
Resumen 13
Abstract 14
Introduccioacuten 15
Antecedentes 15
Planteamiento del problema 17
Justificacioacuten e Importancia 20
Objetivos 21
Fundamentos Teoacutericos 22
Ciudad de Latacunga 22
Agua 23
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas 29
9
Tratamientos de potabilizacioacuten del agua 31
Metodologiacutea 33
Ubicacioacuten 33
Muestras de agua 34
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua 34
Anaacutelisis estadiacutestico 36
Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano 36
Resultados y Discusioacuten 39
Anaacutelisis de muestras de agua 39
Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada
al consumo humano en la parroquia San Buena Ventura 56
Conclusiones y recomendaciones 64
Conclusiones 64
Recomendaciones 65
Referencias bibliograacuteficas 67
Anexos 71
10
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten 29
Tabla 2 Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los
tanques de almacenamiento 34
Tabla 3 Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua 41
Tabla 4 Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua 42
Tabla 5 Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua 43
Tabla 6 Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua 44
Tabla 7 Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida
del anaacutelisis de agua 45
Tabla 8 Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua 46
Tabla 9 Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua 47
Tabla 10 Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua 48
Tabla 11 Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua 49
Tabla 12 Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua 50
Tabla 13 Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua 51
Tabla 14 Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua 52
Tabla 15 Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua 53
Tabla 16 Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua 54
Tabla 17 Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua 55
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
REFERENCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
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Hach Company Turbidity Absorptometric Method 8237 (2013)
Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008 UNIVERSIDAD ESTATAL A DISTANCIA
71
ANEXOS
2
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA EN PETROQUIacuteMICA
CERTIFICACIOacuteN
Certifico que el trabajo de titulacioacuten ldquoEstudio del Disentildeo de una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes de agua en la parroquia San
Buenaventurardquo fue realizado por la sentildeorita Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
el cual ha sido revisado y analizado en su totalidad por la herramienta de verificacioacuten
de similitud de contenido por lo tanto cumple con los requisitos legales teoacutericos
cientiacuteficos teacutecnicos y metodoloacutegicos establecidos por la Universidad de las Fuerzas
Armadas ESPE razoacuten por la cual me permito acreditar y autorizar para que lo sustente
puacuteblicamente
Latacunga 11 de marzo del 2020
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
3
Urkund Analysis Result
Analysed Document Tiacutetulo del trabajo de titulacioacuten aprobadopdf (D54403984) Submitted Fecha y hora
Submitted By correo institutional
Significance
Sources included in the report
Trabajo de titulacioacuten completahelliphellip httpses httpwww httpswww httpswww
Instances where selected sources appear
7
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Msc Luna Ortiz David Eduardo
DIRECTOR
4
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA PETROQUIacuteMICA
RESPONSABILIDAD DE AUTORIacuteA
Yo Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate con ceacutedula de ciudadaniacutea 050383835-1
declaro que el contenido ideas y criterios del trabajo de titulacioacuten Estudio del Disentildeo
de una planta de tratamiento de agua para consumo humano a partir de la
evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes de agua en la parroquia
San Buenaventura es de mi autoriacutea y responsabilidad cumpliendo con los requisitos
legales teoacutericos cientiacuteficos teacutecnicos y metodoloacutegicos establecidos por la Universidad
de las Fuerzas Armadas ESPE respetando los derechos intelectuales de terceros y
referenciando las citas bibliograacuteficas
Latacunga 11 de marzo del 2020
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
CC 050383835-1
5
DEPARTAMENTO DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA PETROQUIacuteMICA
AUTORIZACIOacuteN DE PUBLICACIOacuteN
Yo Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate con ceacutedula de ciudadaniacutea 050383835-1
autorizo a la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE publicar el trabajo de
titulacioacuten Estudio del Disentildeo de una planta de tratamiento de agua para consumo
humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura en el Repositorio Institucional cuyo
contenido ideas y criterios son de mi responsabilidad
Latacunga 10 de marzo del 2020
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
CC 050383835-1
6
DEDICATORIA
A mis padres Oscar y Doris cada logro que consiga seraacute para ustedes porque me
ensentildearon a luchar y ser fuerte ante cualquier situacioacuten
A mi hermano Emerson por cuidarme y apoyarme incondicionalmente en cada
momento de mi vida
A Vicky Emi Caro y Andreacutes por ayudarme y darme aacutenimos cuando maacutes los necesitaba
7
AGRADECIMIENTO
A Dios y la Virgen Mariacutea por permitirme terminar esta etapa de mi vida y compartir
este momento tan especial con mi querida familia
A mis padres por brindarme su apoyo incondicional en cada momento de mi vida con
todo su esfuerzo y dedicacioacuten para que pueda continuar con mis estudios y sobre todo por
siempre confiar en miacute
A mi hermano por ser la persona que ha estado junto a miacute en los buenos y malos
momentos durante toda mi vida y no dejar que me rinda por apoyarme siempre con todo su
amor incondicional y sus palabras de aliento
A toda mi familia por estar presente y apoyarme en los momentos que los necesiteacute
A los docentes que fueron parte de mi formacioacuten acadeacutemica en especial al Ing David
Luna por su tiempo dedicacioacuten y ayuda con este proyecto por confiar en miacute y tener las
palabras correctas en varias situaciones que necesite un consejo Al Dr Roman Rodriacuteguez por
compartir sus conocimientos y experiencias que no soacutelo me serviraacuten en mi vida profesional si
no tambieacuten personal
A todos mis amigos en especial a Jess Israel M Stalin y Pol V por ensentildearme el valor
de la amistad y estar junto a miacute en cada momento de mi vida universitaria por todos los
momentos compartidos y todo su apoyo incondicional
A todas las personas que de una u otra manera ayudaron a la culminacioacuten de este
proyecto
8
Tabla de contenidos
Caraacutetula 1
Certificacioacuten 2
Urkund 3
Responsabilidad de autoriacutea 4
Autorizacioacuten de publicacioacuten 5
Dedicatoria 6
Agradecimiento 7
Tabla de contenidos 8
Iacutendice de tablas 10
Iacutendice de figuras 11
Resumen 13
Abstract 14
Introduccioacuten 15
Antecedentes 15
Planteamiento del problema 17
Justificacioacuten e Importancia 20
Objetivos 21
Fundamentos Teoacutericos 22
Ciudad de Latacunga 22
Agua 23
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas 29
9
Tratamientos de potabilizacioacuten del agua 31
Metodologiacutea 33
Ubicacioacuten 33
Muestras de agua 34
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua 34
Anaacutelisis estadiacutestico 36
Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano 36
Resultados y Discusioacuten 39
Anaacutelisis de muestras de agua 39
Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada
al consumo humano en la parroquia San Buena Ventura 56
Conclusiones y recomendaciones 64
Conclusiones 64
Recomendaciones 65
Referencias bibliograacuteficas 67
Anexos 71
10
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten 29
Tabla 2 Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los
tanques de almacenamiento 34
Tabla 3 Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua 41
Tabla 4 Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua 42
Tabla 5 Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua 43
Tabla 6 Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua 44
Tabla 7 Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida
del anaacutelisis de agua 45
Tabla 8 Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua 46
Tabla 9 Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua 47
Tabla 10 Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua 48
Tabla 11 Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua 49
Tabla 12 Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua 50
Tabla 13 Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua 51
Tabla 14 Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua 52
Tabla 15 Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua 53
Tabla 16 Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua 54
Tabla 17 Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua 55
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
Hach Company Copper USEPA approved for reporting wastewater analysis Method 8506
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71
ANEXOS
3
Urkund Analysis Result
Analysed Document Tiacutetulo del trabajo de titulacioacuten aprobadopdf (D54403984) Submitted Fecha y hora
Submitted By correo institutional
Significance
Sources included in the report
Trabajo de titulacioacuten completahelliphellip httpses httpwww httpswww httpswww
Instances where selected sources appear
7
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Msc Luna Ortiz David Eduardo
DIRECTOR
4
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA PETROQUIacuteMICA
RESPONSABILIDAD DE AUTORIacuteA
Yo Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate con ceacutedula de ciudadaniacutea 050383835-1
declaro que el contenido ideas y criterios del trabajo de titulacioacuten Estudio del Disentildeo
de una planta de tratamiento de agua para consumo humano a partir de la
evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes de agua en la parroquia
San Buenaventura es de mi autoriacutea y responsabilidad cumpliendo con los requisitos
legales teoacutericos cientiacuteficos teacutecnicos y metodoloacutegicos establecidos por la Universidad
de las Fuerzas Armadas ESPE respetando los derechos intelectuales de terceros y
referenciando las citas bibliograacuteficas
Latacunga 11 de marzo del 2020
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
CC 050383835-1
5
DEPARTAMENTO DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA PETROQUIacuteMICA
AUTORIZACIOacuteN DE PUBLICACIOacuteN
Yo Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate con ceacutedula de ciudadaniacutea 050383835-1
autorizo a la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE publicar el trabajo de
titulacioacuten Estudio del Disentildeo de una planta de tratamiento de agua para consumo
humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura en el Repositorio Institucional cuyo
contenido ideas y criterios son de mi responsabilidad
Latacunga 10 de marzo del 2020
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
CC 050383835-1
6
DEDICATORIA
A mis padres Oscar y Doris cada logro que consiga seraacute para ustedes porque me
ensentildearon a luchar y ser fuerte ante cualquier situacioacuten
A mi hermano Emerson por cuidarme y apoyarme incondicionalmente en cada
momento de mi vida
A Vicky Emi Caro y Andreacutes por ayudarme y darme aacutenimos cuando maacutes los necesitaba
7
AGRADECIMIENTO
A Dios y la Virgen Mariacutea por permitirme terminar esta etapa de mi vida y compartir
este momento tan especial con mi querida familia
A mis padres por brindarme su apoyo incondicional en cada momento de mi vida con
todo su esfuerzo y dedicacioacuten para que pueda continuar con mis estudios y sobre todo por
siempre confiar en miacute
A mi hermano por ser la persona que ha estado junto a miacute en los buenos y malos
momentos durante toda mi vida y no dejar que me rinda por apoyarme siempre con todo su
amor incondicional y sus palabras de aliento
A toda mi familia por estar presente y apoyarme en los momentos que los necesiteacute
A los docentes que fueron parte de mi formacioacuten acadeacutemica en especial al Ing David
Luna por su tiempo dedicacioacuten y ayuda con este proyecto por confiar en miacute y tener las
palabras correctas en varias situaciones que necesite un consejo Al Dr Roman Rodriacuteguez por
compartir sus conocimientos y experiencias que no soacutelo me serviraacuten en mi vida profesional si
no tambieacuten personal
A todos mis amigos en especial a Jess Israel M Stalin y Pol V por ensentildearme el valor
de la amistad y estar junto a miacute en cada momento de mi vida universitaria por todos los
momentos compartidos y todo su apoyo incondicional
A todas las personas que de una u otra manera ayudaron a la culminacioacuten de este
proyecto
8
Tabla de contenidos
Caraacutetula 1
Certificacioacuten 2
Urkund 3
Responsabilidad de autoriacutea 4
Autorizacioacuten de publicacioacuten 5
Dedicatoria 6
Agradecimiento 7
Tabla de contenidos 8
Iacutendice de tablas 10
Iacutendice de figuras 11
Resumen 13
Abstract 14
Introduccioacuten 15
Antecedentes 15
Planteamiento del problema 17
Justificacioacuten e Importancia 20
Objetivos 21
Fundamentos Teoacutericos 22
Ciudad de Latacunga 22
Agua 23
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas 29
9
Tratamientos de potabilizacioacuten del agua 31
Metodologiacutea 33
Ubicacioacuten 33
Muestras de agua 34
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua 34
Anaacutelisis estadiacutestico 36
Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano 36
Resultados y Discusioacuten 39
Anaacutelisis de muestras de agua 39
Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada
al consumo humano en la parroquia San Buena Ventura 56
Conclusiones y recomendaciones 64
Conclusiones 64
Recomendaciones 65
Referencias bibliograacuteficas 67
Anexos 71
10
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten 29
Tabla 2 Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los
tanques de almacenamiento 34
Tabla 3 Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua 41
Tabla 4 Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua 42
Tabla 5 Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua 43
Tabla 6 Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua 44
Tabla 7 Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida
del anaacutelisis de agua 45
Tabla 8 Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua 46
Tabla 9 Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua 47
Tabla 10 Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua 48
Tabla 11 Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua 49
Tabla 12 Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua 50
Tabla 13 Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua 51
Tabla 14 Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua 52
Tabla 15 Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua 53
Tabla 16 Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua 54
Tabla 17 Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua 55
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
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71
ANEXOS
4
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA PETROQUIacuteMICA
RESPONSABILIDAD DE AUTORIacuteA
Yo Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate con ceacutedula de ciudadaniacutea 050383835-1
declaro que el contenido ideas y criterios del trabajo de titulacioacuten Estudio del Disentildeo
de una planta de tratamiento de agua para consumo humano a partir de la
evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes de agua en la parroquia
San Buenaventura es de mi autoriacutea y responsabilidad cumpliendo con los requisitos
legales teoacutericos cientiacuteficos teacutecnicos y metodoloacutegicos establecidos por la Universidad
de las Fuerzas Armadas ESPE respetando los derechos intelectuales de terceros y
referenciando las citas bibliograacuteficas
Latacunga 11 de marzo del 2020
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
CC 050383835-1
5
DEPARTAMENTO DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA PETROQUIacuteMICA
AUTORIZACIOacuteN DE PUBLICACIOacuteN
Yo Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate con ceacutedula de ciudadaniacutea 050383835-1
autorizo a la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE publicar el trabajo de
titulacioacuten Estudio del Disentildeo de una planta de tratamiento de agua para consumo
humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura en el Repositorio Institucional cuyo
contenido ideas y criterios son de mi responsabilidad
Latacunga 10 de marzo del 2020
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
CC 050383835-1
6
DEDICATORIA
A mis padres Oscar y Doris cada logro que consiga seraacute para ustedes porque me
ensentildearon a luchar y ser fuerte ante cualquier situacioacuten
A mi hermano Emerson por cuidarme y apoyarme incondicionalmente en cada
momento de mi vida
A Vicky Emi Caro y Andreacutes por ayudarme y darme aacutenimos cuando maacutes los necesitaba
7
AGRADECIMIENTO
A Dios y la Virgen Mariacutea por permitirme terminar esta etapa de mi vida y compartir
este momento tan especial con mi querida familia
A mis padres por brindarme su apoyo incondicional en cada momento de mi vida con
todo su esfuerzo y dedicacioacuten para que pueda continuar con mis estudios y sobre todo por
siempre confiar en miacute
A mi hermano por ser la persona que ha estado junto a miacute en los buenos y malos
momentos durante toda mi vida y no dejar que me rinda por apoyarme siempre con todo su
amor incondicional y sus palabras de aliento
A toda mi familia por estar presente y apoyarme en los momentos que los necesiteacute
A los docentes que fueron parte de mi formacioacuten acadeacutemica en especial al Ing David
Luna por su tiempo dedicacioacuten y ayuda con este proyecto por confiar en miacute y tener las
palabras correctas en varias situaciones que necesite un consejo Al Dr Roman Rodriacuteguez por
compartir sus conocimientos y experiencias que no soacutelo me serviraacuten en mi vida profesional si
no tambieacuten personal
A todos mis amigos en especial a Jess Israel M Stalin y Pol V por ensentildearme el valor
de la amistad y estar junto a miacute en cada momento de mi vida universitaria por todos los
momentos compartidos y todo su apoyo incondicional
A todas las personas que de una u otra manera ayudaron a la culminacioacuten de este
proyecto
8
Tabla de contenidos
Caraacutetula 1
Certificacioacuten 2
Urkund 3
Responsabilidad de autoriacutea 4
Autorizacioacuten de publicacioacuten 5
Dedicatoria 6
Agradecimiento 7
Tabla de contenidos 8
Iacutendice de tablas 10
Iacutendice de figuras 11
Resumen 13
Abstract 14
Introduccioacuten 15
Antecedentes 15
Planteamiento del problema 17
Justificacioacuten e Importancia 20
Objetivos 21
Fundamentos Teoacutericos 22
Ciudad de Latacunga 22
Agua 23
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas 29
9
Tratamientos de potabilizacioacuten del agua 31
Metodologiacutea 33
Ubicacioacuten 33
Muestras de agua 34
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua 34
Anaacutelisis estadiacutestico 36
Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano 36
Resultados y Discusioacuten 39
Anaacutelisis de muestras de agua 39
Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada
al consumo humano en la parroquia San Buena Ventura 56
Conclusiones y recomendaciones 64
Conclusiones 64
Recomendaciones 65
Referencias bibliograacuteficas 67
Anexos 71
10
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten 29
Tabla 2 Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los
tanques de almacenamiento 34
Tabla 3 Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua 41
Tabla 4 Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua 42
Tabla 5 Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua 43
Tabla 6 Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua 44
Tabla 7 Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida
del anaacutelisis de agua 45
Tabla 8 Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua 46
Tabla 9 Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua 47
Tabla 10 Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua 48
Tabla 11 Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua 49
Tabla 12 Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua 50
Tabla 13 Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua 51
Tabla 14 Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua 52
Tabla 15 Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua 53
Tabla 16 Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua 54
Tabla 17 Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua 55
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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71
ANEXOS
5
DEPARTAMENTO DE LA ENERGIacuteA Y MECAacuteNICA
CARRERA DE INGENIERIacuteA PETROQUIacuteMICA
AUTORIZACIOacuteN DE PUBLICACIOacuteN
Yo Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate con ceacutedula de ciudadaniacutea 050383835-1
autorizo a la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE publicar el trabajo de
titulacioacuten Estudio del Disentildeo de una planta de tratamiento de agua para consumo
humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura en el Repositorio Institucional cuyo
contenido ideas y criterios son de mi responsabilidad
Latacunga 10 de marzo del 2020
Firma
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Jaacutecome Guano Yomayra Monserrate
CC 050383835-1
6
DEDICATORIA
A mis padres Oscar y Doris cada logro que consiga seraacute para ustedes porque me
ensentildearon a luchar y ser fuerte ante cualquier situacioacuten
A mi hermano Emerson por cuidarme y apoyarme incondicionalmente en cada
momento de mi vida
A Vicky Emi Caro y Andreacutes por ayudarme y darme aacutenimos cuando maacutes los necesitaba
7
AGRADECIMIENTO
A Dios y la Virgen Mariacutea por permitirme terminar esta etapa de mi vida y compartir
este momento tan especial con mi querida familia
A mis padres por brindarme su apoyo incondicional en cada momento de mi vida con
todo su esfuerzo y dedicacioacuten para que pueda continuar con mis estudios y sobre todo por
siempre confiar en miacute
A mi hermano por ser la persona que ha estado junto a miacute en los buenos y malos
momentos durante toda mi vida y no dejar que me rinda por apoyarme siempre con todo su
amor incondicional y sus palabras de aliento
A toda mi familia por estar presente y apoyarme en los momentos que los necesiteacute
A los docentes que fueron parte de mi formacioacuten acadeacutemica en especial al Ing David
Luna por su tiempo dedicacioacuten y ayuda con este proyecto por confiar en miacute y tener las
palabras correctas en varias situaciones que necesite un consejo Al Dr Roman Rodriacuteguez por
compartir sus conocimientos y experiencias que no soacutelo me serviraacuten en mi vida profesional si
no tambieacuten personal
A todos mis amigos en especial a Jess Israel M Stalin y Pol V por ensentildearme el valor
de la amistad y estar junto a miacute en cada momento de mi vida universitaria por todos los
momentos compartidos y todo su apoyo incondicional
A todas las personas que de una u otra manera ayudaron a la culminacioacuten de este
proyecto
8
Tabla de contenidos
Caraacutetula 1
Certificacioacuten 2
Urkund 3
Responsabilidad de autoriacutea 4
Autorizacioacuten de publicacioacuten 5
Dedicatoria 6
Agradecimiento 7
Tabla de contenidos 8
Iacutendice de tablas 10
Iacutendice de figuras 11
Resumen 13
Abstract 14
Introduccioacuten 15
Antecedentes 15
Planteamiento del problema 17
Justificacioacuten e Importancia 20
Objetivos 21
Fundamentos Teoacutericos 22
Ciudad de Latacunga 22
Agua 23
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas 29
9
Tratamientos de potabilizacioacuten del agua 31
Metodologiacutea 33
Ubicacioacuten 33
Muestras de agua 34
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua 34
Anaacutelisis estadiacutestico 36
Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano 36
Resultados y Discusioacuten 39
Anaacutelisis de muestras de agua 39
Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada
al consumo humano en la parroquia San Buena Ventura 56
Conclusiones y recomendaciones 64
Conclusiones 64
Recomendaciones 65
Referencias bibliograacuteficas 67
Anexos 71
10
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten 29
Tabla 2 Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los
tanques de almacenamiento 34
Tabla 3 Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua 41
Tabla 4 Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua 42
Tabla 5 Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua 43
Tabla 6 Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua 44
Tabla 7 Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida
del anaacutelisis de agua 45
Tabla 8 Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua 46
Tabla 9 Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua 47
Tabla 10 Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua 48
Tabla 11 Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua 49
Tabla 12 Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua 50
Tabla 13 Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua 51
Tabla 14 Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua 52
Tabla 15 Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua 53
Tabla 16 Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua 54
Tabla 17 Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua 55
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008 UNIVERSIDAD ESTATAL A DISTANCIA
71
ANEXOS
6
DEDICATORIA
A mis padres Oscar y Doris cada logro que consiga seraacute para ustedes porque me
ensentildearon a luchar y ser fuerte ante cualquier situacioacuten
A mi hermano Emerson por cuidarme y apoyarme incondicionalmente en cada
momento de mi vida
A Vicky Emi Caro y Andreacutes por ayudarme y darme aacutenimos cuando maacutes los necesitaba
7
AGRADECIMIENTO
A Dios y la Virgen Mariacutea por permitirme terminar esta etapa de mi vida y compartir
este momento tan especial con mi querida familia
A mis padres por brindarme su apoyo incondicional en cada momento de mi vida con
todo su esfuerzo y dedicacioacuten para que pueda continuar con mis estudios y sobre todo por
siempre confiar en miacute
A mi hermano por ser la persona que ha estado junto a miacute en los buenos y malos
momentos durante toda mi vida y no dejar que me rinda por apoyarme siempre con todo su
amor incondicional y sus palabras de aliento
A toda mi familia por estar presente y apoyarme en los momentos que los necesiteacute
A los docentes que fueron parte de mi formacioacuten acadeacutemica en especial al Ing David
Luna por su tiempo dedicacioacuten y ayuda con este proyecto por confiar en miacute y tener las
palabras correctas en varias situaciones que necesite un consejo Al Dr Roman Rodriacuteguez por
compartir sus conocimientos y experiencias que no soacutelo me serviraacuten en mi vida profesional si
no tambieacuten personal
A todos mis amigos en especial a Jess Israel M Stalin y Pol V por ensentildearme el valor
de la amistad y estar junto a miacute en cada momento de mi vida universitaria por todos los
momentos compartidos y todo su apoyo incondicional
A todas las personas que de una u otra manera ayudaron a la culminacioacuten de este
proyecto
8
Tabla de contenidos
Caraacutetula 1
Certificacioacuten 2
Urkund 3
Responsabilidad de autoriacutea 4
Autorizacioacuten de publicacioacuten 5
Dedicatoria 6
Agradecimiento 7
Tabla de contenidos 8
Iacutendice de tablas 10
Iacutendice de figuras 11
Resumen 13
Abstract 14
Introduccioacuten 15
Antecedentes 15
Planteamiento del problema 17
Justificacioacuten e Importancia 20
Objetivos 21
Fundamentos Teoacutericos 22
Ciudad de Latacunga 22
Agua 23
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas 29
9
Tratamientos de potabilizacioacuten del agua 31
Metodologiacutea 33
Ubicacioacuten 33
Muestras de agua 34
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua 34
Anaacutelisis estadiacutestico 36
Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano 36
Resultados y Discusioacuten 39
Anaacutelisis de muestras de agua 39
Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada
al consumo humano en la parroquia San Buena Ventura 56
Conclusiones y recomendaciones 64
Conclusiones 64
Recomendaciones 65
Referencias bibliograacuteficas 67
Anexos 71
10
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten 29
Tabla 2 Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los
tanques de almacenamiento 34
Tabla 3 Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua 41
Tabla 4 Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua 42
Tabla 5 Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua 43
Tabla 6 Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua 44
Tabla 7 Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida
del anaacutelisis de agua 45
Tabla 8 Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua 46
Tabla 9 Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua 47
Tabla 10 Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua 48
Tabla 11 Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua 49
Tabla 12 Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua 50
Tabla 13 Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua 51
Tabla 14 Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua 52
Tabla 15 Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua 53
Tabla 16 Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua 54
Tabla 17 Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua 55
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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71
ANEXOS
7
AGRADECIMIENTO
A Dios y la Virgen Mariacutea por permitirme terminar esta etapa de mi vida y compartir
este momento tan especial con mi querida familia
A mis padres por brindarme su apoyo incondicional en cada momento de mi vida con
todo su esfuerzo y dedicacioacuten para que pueda continuar con mis estudios y sobre todo por
siempre confiar en miacute
A mi hermano por ser la persona que ha estado junto a miacute en los buenos y malos
momentos durante toda mi vida y no dejar que me rinda por apoyarme siempre con todo su
amor incondicional y sus palabras de aliento
A toda mi familia por estar presente y apoyarme en los momentos que los necesiteacute
A los docentes que fueron parte de mi formacioacuten acadeacutemica en especial al Ing David
Luna por su tiempo dedicacioacuten y ayuda con este proyecto por confiar en miacute y tener las
palabras correctas en varias situaciones que necesite un consejo Al Dr Roman Rodriacuteguez por
compartir sus conocimientos y experiencias que no soacutelo me serviraacuten en mi vida profesional si
no tambieacuten personal
A todos mis amigos en especial a Jess Israel M Stalin y Pol V por ensentildearme el valor
de la amistad y estar junto a miacute en cada momento de mi vida universitaria por todos los
momentos compartidos y todo su apoyo incondicional
A todas las personas que de una u otra manera ayudaron a la culminacioacuten de este
proyecto
8
Tabla de contenidos
Caraacutetula 1
Certificacioacuten 2
Urkund 3
Responsabilidad de autoriacutea 4
Autorizacioacuten de publicacioacuten 5
Dedicatoria 6
Agradecimiento 7
Tabla de contenidos 8
Iacutendice de tablas 10
Iacutendice de figuras 11
Resumen 13
Abstract 14
Introduccioacuten 15
Antecedentes 15
Planteamiento del problema 17
Justificacioacuten e Importancia 20
Objetivos 21
Fundamentos Teoacutericos 22
Ciudad de Latacunga 22
Agua 23
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas 29
9
Tratamientos de potabilizacioacuten del agua 31
Metodologiacutea 33
Ubicacioacuten 33
Muestras de agua 34
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua 34
Anaacutelisis estadiacutestico 36
Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano 36
Resultados y Discusioacuten 39
Anaacutelisis de muestras de agua 39
Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada
al consumo humano en la parroquia San Buena Ventura 56
Conclusiones y recomendaciones 64
Conclusiones 64
Recomendaciones 65
Referencias bibliograacuteficas 67
Anexos 71
10
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten 29
Tabla 2 Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los
tanques de almacenamiento 34
Tabla 3 Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua 41
Tabla 4 Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua 42
Tabla 5 Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua 43
Tabla 6 Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua 44
Tabla 7 Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida
del anaacutelisis de agua 45
Tabla 8 Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua 46
Tabla 9 Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua 47
Tabla 10 Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua 48
Tabla 11 Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua 49
Tabla 12 Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua 50
Tabla 13 Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua 51
Tabla 14 Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua 52
Tabla 15 Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua 53
Tabla 16 Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua 54
Tabla 17 Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua 55
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
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71
ANEXOS
8
Tabla de contenidos
Caraacutetula 1
Certificacioacuten 2
Urkund 3
Responsabilidad de autoriacutea 4
Autorizacioacuten de publicacioacuten 5
Dedicatoria 6
Agradecimiento 7
Tabla de contenidos 8
Iacutendice de tablas 10
Iacutendice de figuras 11
Resumen 13
Abstract 14
Introduccioacuten 15
Antecedentes 15
Planteamiento del problema 17
Justificacioacuten e Importancia 20
Objetivos 21
Fundamentos Teoacutericos 22
Ciudad de Latacunga 22
Agua 23
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas 29
9
Tratamientos de potabilizacioacuten del agua 31
Metodologiacutea 33
Ubicacioacuten 33
Muestras de agua 34
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua 34
Anaacutelisis estadiacutestico 36
Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano 36
Resultados y Discusioacuten 39
Anaacutelisis de muestras de agua 39
Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada
al consumo humano en la parroquia San Buena Ventura 56
Conclusiones y recomendaciones 64
Conclusiones 64
Recomendaciones 65
Referencias bibliograacuteficas 67
Anexos 71
10
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten 29
Tabla 2 Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los
tanques de almacenamiento 34
Tabla 3 Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua 41
Tabla 4 Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua 42
Tabla 5 Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua 43
Tabla 6 Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua 44
Tabla 7 Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida
del anaacutelisis de agua 45
Tabla 8 Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua 46
Tabla 9 Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua 47
Tabla 10 Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua 48
Tabla 11 Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua 49
Tabla 12 Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua 50
Tabla 13 Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua 51
Tabla 14 Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua 52
Tabla 15 Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua 53
Tabla 16 Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua 54
Tabla 17 Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua 55
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008 UNIVERSIDAD ESTATAL A DISTANCIA
71
ANEXOS
9
Tratamientos de potabilizacioacuten del agua 31
Metodologiacutea 33
Ubicacioacuten 33
Muestras de agua 34
Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua 34
Anaacutelisis estadiacutestico 36
Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano 36
Resultados y Discusioacuten 39
Anaacutelisis de muestras de agua 39
Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada
al consumo humano en la parroquia San Buena Ventura 56
Conclusiones y recomendaciones 64
Conclusiones 64
Recomendaciones 65
Referencias bibliograacuteficas 67
Anexos 71
10
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten 29
Tabla 2 Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los
tanques de almacenamiento 34
Tabla 3 Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua 41
Tabla 4 Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua 42
Tabla 5 Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua 43
Tabla 6 Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua 44
Tabla 7 Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida
del anaacutelisis de agua 45
Tabla 8 Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua 46
Tabla 9 Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua 47
Tabla 10 Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua 48
Tabla 11 Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua 49
Tabla 12 Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua 50
Tabla 13 Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua 51
Tabla 14 Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua 52
Tabla 15 Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua 53
Tabla 16 Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua 54
Tabla 17 Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua 55
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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71
ANEXOS
10
Iacutendice de tablas
Tabla 1 Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten 29
Tabla 2 Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los
tanques de almacenamiento 34
Tabla 3 Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua 41
Tabla 4 Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua 42
Tabla 5 Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua 43
Tabla 6 Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua 44
Tabla 7 Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida
del anaacutelisis de agua 45
Tabla 8 Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua 46
Tabla 9 Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua 47
Tabla 10 Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua 48
Tabla 11 Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua 49
Tabla 12 Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua 50
Tabla 13 Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua 51
Tabla 14 Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua 52
Tabla 15 Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua 53
Tabla 16 Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua 54
Tabla 17 Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua 55
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
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Salamanca E (2016) Tratamiento de aguas para el consumo humano 17(1) 29ndash48
Sanchez P (2016) Plan De Desarrollo Del Cantoacuten Latacunga 2016-2028
Zhen Wu B Y (2009) Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo
humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa
Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008 UNIVERSIDAD ESTATAL A DISTANCIA
71
ANEXOS
11
Iacutendice de figuras
Figura 1 Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia
San Buenaventura 33
Figura 2 Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras
de agua analizadas 41
Figura 3 Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras
de agua analizadas 42
Figura 4 Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas 43
Figura 5 Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las
muestras de agua analizadas 44
Figura 6 Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica
de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas 45
Figura 7 Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras
de agua analizadas 46
Figura 8 Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras
de agua analizadas 47
Figura 9 Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras
de agua analizadas 48
Figura 10 Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras
de agua analizadas 49
Figura 11 Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras
de agua analizadas 50
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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71
ANEXOS
12
Figura 12 Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las
muestras de agua analizadas 51
Figura 13 Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de
agua analizadas 52
Figura 14 Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las
muestras de agua analizadas 53
Figura 15 Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras
de agua analizadas 54
Figura 16 Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas 55
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema
de tratamiento de agua 61
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto 63
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
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bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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71
ANEXOS
13
RESUMEN
El presente proyecto de investigacioacuten realizoacute un estudio sobre la calidad del agua destinada al
consumo humano en la parroquia San Buenaventura en la provincia de Cotopaxi a partir del
anaacutelisis de paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos Se obtuvieron 2 muestras de agua de cada uno de los
tanques de almacenamiento que posee la parroquia San Buenaventura obteniendo un total
de 6 muestras se analizoacute la presencia de aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre
residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos
y dureza La recoleccioacuten de muestras se basoacute en la metodologiacutea establecida por la Norma NTE
INEN 216998 y el anaacutelisis de muestras en la metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada
por HACH Company) aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US
EPA El equipo utilizado en la investigacioacuten fue un coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico
DR900 un termo reactor HACH DRB200 electrodos y un medidor portaacutetil HACH DBO
LBOD10101 Una vez obtenidos los resultados se aplicoacute un disentildeo estadiacutestico de bloques
completos al azar anaacutelisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95 (α=005) y
se comparoacute con los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua A partir
de los resultados y valores estadiacutesticos se planteoacute un disentildeo de la planta de tratamiento de
agua con seis etapas que permitan disminuir las concentraciones de dureza fluoruros y
nitratos
Palabras clave
bull AGUA
bull PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
bull CONTAMINANTES FIacuteSICO QUIacuteMICOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company pH method 10076 (2003)
Hach Company Turbidity Absorptometric Method 8237 (2013)
Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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71
ANEXOS
14
ABSTRACT
This research project carried out a study on the quality of water intended for human
consumption in the San Buenaventura parish in the province of Cotopaxi based on the
analysis of physical-chemical parameters Two water samples were obtained from each of the
storage tanks owned by the San Buenaventura parish obtaining a total of 6 samples the
presence of oils and fats ammonia cyanide copper residual free chlorine turbidity
conductivity were analyzed Hexavalent Chromium Fluorides Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen Total Iron Nitrates Nitrites Hydrogen Potential Dissolved Solids Sulfates
and Hardness The collection of samples was based on the methodology established by the
NTE INEN 216998 standard and the analysis of samples on the HACH (methodology developed
by HACH Company) methodology approved by the United States Environmental Protection
Agency US EPA The equipment used in the research was a DR900 multiparameter portable
colorimeter a HACH DRB200 thermoreactor electrodes and a HACH BOD LBOD10101
portable meter Once the results were obtained a statistical design of complete random
blocks was applied analysis of variance (ANOVA) with a confidence level of 95 (α = 005) and
it was compared with the maximum permissible limits established in the NTE INEN 1108
Standard 2014 and the Environmental quality and effluent discharge standard water
resource Based on the results and statistical values a design of the water treatment plant
with six stages was proposed to reduce the concentrations of hardness fluorides and nitrates
Key words
bull WATER
bull WATER TREATMENT PLANT
bull PHYSICAL CHEMICAL CONTAMINANTS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
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(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
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Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
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capacidad secuestrante de los metales pesados Cromo (Cr) y Cadmio (Cd) por taxas de
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Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008 UNIVERSIDAD ESTATAL A DISTANCIA
71
ANEXOS
15
1 Introduccioacuten
11 Antecedentes
En las uacuteltimas deacutecadas el crecimiento econoacutemico y la globalizacioacuten han permitido
mejorar y facilitar el estilo de vida de los seres humanos pero junto con estas mejores
tambieacuten se han incrementado los riesgos para la salud esto como consecuencia de las
actividades antropogeacutenicas de los seres humanos No existe un conocimiento especiacutefico
acerca de todos los contaminantes a los que estamos expuestos tan solo se puede
extrapolar la informacioacuten obtenida de experimentos en laboratorios pero lo que siacute se sabe
es que el agua aire y el suelo pueden transmitir diversas enfermedades provocadas por
agentes quiacutemicos y microbioloacutegicos esto como consecuencia de una contaminacioacuten
ambiental que diacutea a diacutea va en ascenso (Marcos 2005)
La contaminacioacuten ambiental es uno de los problemas maacutes graves que los seres
humanos enfrentan en la actualidad diversos paiacuteses han sido testigos de las consecuencias
de la contaminacioacuten por parte del sector industrial sin embargo dicho sector no es el uacutenico
responsable ya que tambieacuten los seres humanos son responsables de la contaminacioacuten
existente teniendo como resultado la polucioacuten de riacuteos oceacuteanos aire y suelo En nuestro
paiacutes uno de los principales recursos naturales que se ha visto afectado es el agua (Hidalgo amp
Osorio 2013)
El agua es uno de los principales recursos naturales indispensables para el desarrollo
de la vida es un recurso no renovable al cual no todos los seres humanos pueden acceder y
cuya capacidad de purificacioacuten a traveacutes de su ciclo de regeneracioacuten se ha visto afectado Si
bien es cierto desde la antiguumledad los riacuteos se han utilizado como botaderos y como medios
que transportan toda clase de desechos como consecuencia de la actividad humana pero en
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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71
ANEXOS
16
este siglo es cuando la degradacioacuten de los riacuteos y mares ha aumentado de manera alarmante
existiendo sitios donde la contaminacioacuten del agua es irremediable (Fernaacutendez 2012)
Existe un sin nuacutemero de usos a los cuales se destina el agua en varios lugares del
planeta la demanda de agua supera la oferta de la misma siendo el principal uso del agua el
destinado a la actividad domeacutestica es decir para el consumo de los seres humanos pero
para que el agua pueda ser consumida por una poblacioacuten debe de ser potable El agua
potable o agua de consumo inocua seguacuten las guiacuteas de la OMS es aquella que no ocasiona
ninguacuten riesgo significativo para la salud cuando se consume toda una vida (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Si bien es cierto desde la antiguumledad han existidos diferentes meacutetodos de
tratamientos de agua el hervir agua exponerla al sol o filtrarla con grava han permitido que
la calidad del agua mejore En la actualidad despueacutes de diversos estudios se ha demostrado
la importancia de implementar un tratamiento al agua destinada al consumo humano el
tratamiento en siacute depende de todo un sistema comprendido de procesos fiacutesicos quiacutemicos y
bioloacutegicos La filtracioacuten adsorcioacuten aireacioacuten floculacioacuten y la clarificacioacuten o sedimentacioacuten
son considerados procesos fiacutesicos la coagulacioacuten desinfeccioacuten ablandamiento y oxidacioacuten
son considerados procesos quiacutemicos mientras que la digestioacuten aerobia y anaerobia son
considerados procesos bioloacutegicos Cada proceso es aplicado seguacuten la calidad del agua a
tratar por lo que el disentildeo de una planta de tratamiento de agua es uacutenico y se disentildea a
partir del anaacutelisis del agua a tratar (Salamanca 2016)
Seguacuten informacioacuten de las bases del Instituto nacional de Estadiacutestica y censo INEC
obtenida en el antildeo 2019 y reportada en el antildeo 2020 de 221 municipios registrados en
Ecuador el 90 posee sistemas de tratamientos de agua para consumo el 823 de
municipios cumplen con los requisitos establecidos por la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE
INEN 11082014 y el 10 compra agua a otros cantones (Instituto Nacional de Estadiacutestica y
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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71
ANEXOS
17
Censo INEC 2020) La gestioacuten de prestacioacuten de servicios de agua potable se da a traveacutes de
departamentos direcciones o unidades propias de cada uno de los municipios del paiacutes
En Ecuador la ldquoNorma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso
aguardquo (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es la Ley Ambiental que regulariza la
calidad de agua destinada al consumo humano y los diferentes usos a los que se destina el
agua Tanto en la Ley Ambiental como en la Norma Teacutecnica Ecuatoriana NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) se
detallan los liacutemites maacuteximos permisibles de sustancias quiacutemicas y bioloacutegicas junto con los
aspectos fiacutesicos que debe poseer el agua para que pueda ser consumida por los seres
humanos A pesar de que existe una Ley Ambiental y Normas que garanticen la calidad del
agua para consumo humano la entidad encargada de regularizar los procesos que garanticen
el correcto tratamiento del agua no cumple con los controles debidos por lo que varias
zonas del paiacutes no poseen sistemas de potabilizacioacuten de aguas
En la ciudad de Latacunga en la provincia de Cotopaxi en varias de las parroquias
rurales el agua destinada al consumo humano proviene de fuentes naturales y es distribuida
a la poblacioacuten sin ninguacuten tratamiento previo En la parroquia San Buenaventura el agua para
consumo humano se obtiene de 10 fuentes de produccioacuten natural el agua es recolectada en
tres tanques de almacenamiento de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente ser
distribuida a toda la poblacioacuten que comprende dicha parroquia sin ninguacuten tipo de
tratamiento que permita convertir el agua recolectada en agua potable
12 Planteamiento del problema
El Plan del Buen Vivir establecido por la Republica del Ecuador dentro de sus varios
objetivos tiene como fin garantizar y preservar los derechos de la naturaleza para actuales y
futuras generaciones permite y promueve el acceso a informacioacuten y educacioacuten ambiental
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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71
ANEXOS
18
para constituir una sociedad comprometida y con conciencia social respecto a los modelos
de consumo y gestioacuten de haacutebitat Lo que permite la creacioacuten de leyes que promuevan una
poliacutetica ambiental urbana cuyo objetivo seraacute fortalecer las capacidades de los gobiernos
locales y organizaciones sociales que permitan prevenir y controlar la contaminacioacuten
ambiental minimizando potenciales consecuencias negativas sobre el medio ambiente o la
salud de las personas (Consejo Nacional de Planificacioacuten 2017)
El agua es un recurso esencial para la vida es un recurso renovable pero a la vez
finito A pesar de que el agua cubre maacutes del 70 de la superficie terrestre no puede ser
consumida en su totalidad por los seres humanos tan solo un pequentildeo porcentaje del total
es agua dulce la misma que es destinada para recursos hiacutedricos y generalmente proviene de
aguas subterraacuteneas o de aguas superficiales (Fernaacutendez 2012)
El agua puede ser contaminada de muchas maneras el agua de origen natural posee
microorganismos propios de su ambiente los riacuteos y oceacuteanos son contaminados
principalmente por aguas residuales y las descargas de aguas utilizadas en procesos
industriales el agua utilizada para la produccioacuten agriacutecola se contamina con los pesticidas y
plaguicidas utilizados en las siembras mientras que el agua superficial de bosques y selvas
son contaminadas por las especies endeacutemicas de la zona ademaacutes de la contaminacioacuten
generada por la actividad humana La principal fuente de contaminacioacuten del agua de
consumo humano se da a traveacutes de las aguas residuales ya que poseen microorganismos
patoacutegenos que son transmitidos a traveacutes del ambiente y regresan a la poblacioacuten en el agua
para beber Las aguas residuales junto con las aguas utilizadas en procesos industriales y la
contaminacioacuten generada por los seres humanos provocan que los niveles de tolerancia de
microorganismos patoacutegenos metales pesados sustancias orgaacutenicas aspecto sabor y color
cambien radicalmente el agua de riacuteos oceacuteanos e inevitablemente el agua de consumo
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Chlorine Free DPD Method 10069 2 sect (2014)
Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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71
ANEXOS
19
humano por lo que la relacioacuten entre los altos niveles de contaminacioacuten y la salud humana es
directamente proporcional (Bofill et al 2005)
El agua destinada al uso domeacutestico y consumo humano debe de ser potable es
decir que debe cumplir con paraacutemetros de calidad que garanticen que el agua esteacute libre de
cualquier tipo de contaminacioacuten (Fernaacutendez 2012) El uacutenico riesgo para la salud humana por
consumo de agua se produce al momento de destinar agua sin ninguacuten tipo de tratamiento
previo es decir agua no potable para consumo domeacutestico Lo que puede provocar la
transmisioacuten de agentes patoacutegenos consumo de metales pesados consumo de
microorganismos y bacterias perjudiciales para el cuerpo humano esto debido a las
condiciones de higiene saneamiento y proteccioacuten de las fuentes de agua (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
Un anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos del agua proveniente de fuentes
naturales y almacenada para posteriormente ser distribuida a la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura permitioacute determinar el nivel de contaminacioacuten existente proporcionando
informacioacuten necesaria para realizar un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento
de agua destinada al consumo humano y su efecto sobre la calidad del agua ya tratada
Los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos que se tomaron en cuenta para el presente proyecto
de investigacioacuten son aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual
turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno
disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y
dureza
El disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano se planteoacute a
partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos y de la literatura especializada en el
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
68
Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008 UNIVERSIDAD ESTATAL A DISTANCIA
71
ANEXOS
20
disentildeo de plantas de tratamientos de agua obtenida a lo largo de la investigacioacuten El modelo
propuesto fue disentildeado con ayuda del software INVENTOR
13 Justificacioacuten e Importancia
El principal uso del agua dulce en el planeta es el destinado al consumo humano
pero no toda la poblacioacuten posee acceso a fuentes naturales de agua suministros de
distribucioacuten de agua confiables o un suministro de agua potable que garantice todos los
paraacutemetros de calidad al momento que el agua llegue a cada uno de los hogares En los
paiacuteses desarrollados es en donde se encuentra con mayor frecuencias sistemas de
potabilizacioacuten de aguas sistemas de tratamiento de aguas residuales sistemas que
garanticen la correcta distribucioacuten del agua potable y leyes que permitan cuidar el medio
ambiente de esta manera se evita la contaminacioacuten del agua Sin embargo las
enfermedades producidas por la contaminacioacuten del agua no se encuentran erradicadas en su
totalidad lo que nos indica que sus sistemas no son totalmente eficientes
En Ecuador cada uno de los Gobiernos autoacutenomos descentralizados se encargan de
proveer de agua potable a la poblacioacuten de la zona mediante sus municipalidades La
distribucioacuten de agua de consumo se lo realiza a traveacutes de empresas puacuteblicas municipales y
empresas puacuteblicas mancomunadas
En el sector rural es donde se encuentran las empresas puacuteblicas mancomunadas en
los entes de juntas de agua siendo la principal fuente de obtencioacuten de agua ojos de agua o
fuentes superficiales por lo que dicha agua puede llegar a contaminarse con la actividad
antropogeacutenica del sector
Un estudio sobre el disentildeo de una planta de tratamiento de agua destinada al
consumo de una poblacioacuten a partir de una evaluacioacuten fiacutesico quiacutemica permitiraacute obtener
informacioacuten sobre los niveles de contaminacioacuten actuales y el porcentaje de purificacioacuten que
21
se puede llegar a obtener despueacutes de aplicar un tratamiento especiacutefico para el tipo de agua
analizada en el presente proyecto
Adicionalmente el presente estudio permitiraacute concluir si la contaminacioacuten existente
se encuentra relacionada con la actividad industrial y antropogeacutenica propia de la parroquia
de San Buenaventura plantear futuras investigaciones como el estudio del disentildeo de una
planta de tratamiento de aguas residuales un estudio sobre contaminacioacuten de los riacuteos que
atraviesan la parroquia un estudio sobre la relacioacuten entre la contaminacioacuten de los riacuteos y la
actividad agriacutecola y ganadera de la zona entre otros
14 Objetivos
141 Objetivo General
Elaborar un estudio para el disentildeo de una planta de tratamiento de agua para
consumo humano a partir de la evaluacioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos de las fuentes
de agua en la parroquia San Buenaventura
142 Objetivos Especiacuteficos
bull Obtener muestras de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia de
San Buenaventura en la Ciudad de Latacunga para determinar las diferentes
concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos
bull Analizar la concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos para cada
muestra de agua obtenida
bull Determinar que concentraciones sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la legislacioacuten ambiental vigente
bull Elaborar un esquema que contenga los tratamientos que comprenden una planta de
tratamiento de agua para consumo humano a partir de los resultados obtenidos
bull Evaluar de manera teoacuterica la factibilidad del disentildeo de la planta de tratamiento de
agua propuesto
22
2 Fundamentos Teoacutericos
21 Ciudad de Latacunga
La ciudad de Latacunga es capital de la provincia de Cotopaxi con una altitud que va
desde los 2700 a 3000 metros sobre el nivel del mar ubicada en la en la parte Sur ndash Este del
territorio provincial y en la parte Centro ndash Norte del paiacutes El Cantoacuten Latacunga posee 5
parroquias urbanas La Matriz Juan Montalvo Ignacio Flores Eloy Alfaro y San
Buenaventura y 10 parroquias rurales Alaacutequez Belisario Quevedo Guaytacama
Joseguango Bajo Mulaloacute Pastocalle Poaloacute Once de Noviembre Tanicuchiacute y Toacaso Los
riacuteos y vertientes que nacen dentro del Parque Nacional Cotopaxi son la principal fuente de
abastecimiento a los tres sistemas de agua potable sin embargo estos sistemas no son
capaces de abastecer a toda la ciudad por lo que se evidencia un deacuteficit de agua potable
principalmente en las parroquias rurales Se han detectado alrededor de 100 sistemas
independientes o juntas de agua potable que cubren alrededor del 60 de la poblacioacuten
existente en la ciudad de Latacunga (Sanchez 2016)
La ubicacioacuten exacta del presente trabajo de investigacioacuten se localiza en la parroquia
San Buenaventura de la ciudad de Latacunga en los reservorios de agua de dicha parroquia
211 Parroquia San Buenaventura
La parroquia San Buenaventura es parte de la zona urbana del cantoacuten Latacunga sin
embargo posee barrios o localidades que se encuentran en el sector rural Bellavista San
Silvestre y Santo Domingo comprende una gran extensioacuten dentro del territorio cantonal se
encuentra separada del centro de la ciudad por la infraestructura del aeropuerto de
Latacunga en lo referente al sistema hiacutedrico el agua de consumo humano de la parroquia
no pertenece a ninguno de los tres sistemas de agua potable que posee la ciudad de
Latacunga El agua es obtenida de fuentes naturales almacenada y distribuida a los
23
habitantes de la parroquia mediante la gestioacuten de los miembros de la junta de agua
(Sanchez 2016)
22 Agua
El agua es un recurso natural de gran importancia para el desarrollo de la vida
debido a sus propiedades uacutenicas como solvente universal reactivo ideal en varios procesos
metaboacutelicos posee una gran capacidad caloriacutefica y es capaz de expandirse cuando se
congela Al ser un recurso fundamental para el desarrollo de la vida tambieacuten se ha
convertido en un elemento condicional para el desarrollo socioeconoacutemico y mejoramiento
de la salud poblacional Es un recurso al que no tienen acceso todos los habitantes del
planeta razoacuten por la cual sus diversos usos tambieacuten se ven limitados el principal uso que es
el agua para consumo humano en ciertas poblaciones del planeta es totalmente escasa y se
relaciona de manera directa con el iacutendice de enfermedades existente (Organizacioacuten de las
Naciones Unidas 2015)
221 Agua Potable
Se define como agua potable al tipo de agua que ha pasado por un tratamiento que
tiene por objetivo modificar sus caracteriacutesticas fiacutesicas quiacutemicas y microbioloacutegicas con el fin
de garantizarla para el consumo humano (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011)
222 Contaminantes del agua
Existen diversos contaminantes de origen fiacutesico quiacutemico y bioloacutegico que afectan la
calidad del agua sin embargo los principales contaminantes de agua para consumo humano
son
bull Aceites y grasas
Son compuestos orgaacutenicos de origen animal o vegetal y dependiendo el lugar de
anaacutelisis provienen de compuestos derivados del petroacuteleo son estables y no son de faacutecil
24
biodegradacioacuten El principal efecto sobre los cuerpos de agua tiene que ver con la
oxigenacioacuten de los mismos ya que al crearse una peliacutecula de grasas y aceites como resultado
de la cantidad existente impide el intercambio de oxiacutegeno entre el aire y agua ademaacutes
absorbe la radiacioacuten solar afectando la actividad fotosinteacutetica (Jimeacutenez Morales 2012)
bull Amoniaco
En la naturaleza se puede encontrar el amoniaco en su forma no ionizada (NH3) o
como ion amonio (NH4+) su concentracioacuten en aguas naturales y subterraacuteneas en general es
menor a 02 mgL pero puede variar debido a la ganaderiacutea intensiva o el uso de tuberiacuteas que
posean revestimientos de mortero con cemento La presencia de amoniaco en el agua no
presenta una repercusioacuten inmediata ya que los efectos toxicoloacutegicos se presentan a
exposiciones mayores a 200 mgKg de peso corporal Sin embargo el amoniaco reduce la
eficiencia de la desinfeccioacuten obstaculiza la eliminacioacuten de magnesio ocasiona problemas
organoleacutepticos y produce nitrito (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cianuro
La presencia de cianuro en el agua de consumo y en ciertos alimentos generalmente
productos agriacutecolas se debe a la contaminacioacuten producida por las industrias La toxicidad del
quiacutemico es alta y produce dantildeos en el sistema nervioso y la tiroides (Organizacioacuten Mundial
de la Salud 2020)
bull Cobre
El cobre presente en el agua de consumo humano en su mayoriacutea proviene de las
tuberiacuteas de distribucioacuten del liacutequido en aguas de corriente la concentracioacuten suele ser baja
mientras que en aguas retenidas la concentracioacuten es considerablemente maacutes alta El
consumo de agua retenida por gran tiempo y distribuida por tuberiacuteas que contengan cobre y
accesorios del mismo aumentan en gran medida la concentracioacuten de dicho metal en el agua
25
al momento de llagar a su destino final Los efectos de consumir cobre en el agua se
evidencian en el aparato digestivo que pueden ir desde problemas digestivos hasta
ocasionar lesiones o caacutencer (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Cloro libre residual
El cloro libre residual es el cloro remanente en el agua tratada o desinfectada luego
de mantenerse en contacto por al menos 30 minutos (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) El cloro es utilizado para la desinfeccioacuten del agua sobre todo para
tratamientos de agua de consumo el cloro reacciona con el agua formando aacutecido
hipocloroso e hipocloritos las personas pueden percibir el sabor del cloro en el agua de
consumo cuando su concentracioacuten sobrepasa el valor de referencia No se recomienda
utilizar dioacutexido de cloro como desinfectante debido a que su toxicidad puede afectar el
desarrollo neuroloacutegico y neuroconductual no existe un valor de referencia respecto a su
presencia en el agua ya que se transforma raacutepidamente a clorito (Organizacioacuten Mundial de la
Salud 2020)
bull Turbidez
La turbidez o turbiedad del agua es la medida perteneciente a la cantidad de materia
suspendida como arcilla materia orgaacutenica o materia inorgaacutenica en el agua que interfiere
con un haz de luz se expresa en unidades de nefelomeacutetricas de turbiedad (UNT) (Zhen Wu
2009)
bull Conductividad
Se define como conductividad a la medida de la actividad eleacutectrica de los iones en
una disolucioacuten la conductividad en el agua potable es un indicador de una posible filtracioacuten
o en aguas naturales como indicador de descarga de aguas geoteacutermicas en manantiales
superficiales (Zhen Wu 2009)
26
bull Cromo total
La fuente de obtencioacuten del cromo es la corteza terrestre ya que se encuentra
distribuido de manera amplia en todo el globo terraacutequeo por lo que las diversas corrientes
de agua pueden transportar cromo El cromo puede presentarse como divalente y total el
cromo total es canceriacutegeno por inhalacioacuten sin embargo durante exposiciones prolongadas
pueden generar caacutencer de pulmoacuten mientras que el cromo divalente no ha presentado
ninguacuten tipo de reaccioacuten o efecto contra la salud humana (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Fluoruros
Se estima que el contenido de fluacuteor en la corteza terrestre es de aproximadamente
03 gKg se lo puede encontrar en diversos minerales por lo que la presencia del mismo en
aguas de consumo es de origen natural Sin embargo tambieacuten se lo encuentra en grandes
cantidades en los desechos industriales como la produccioacuten de aluminio Las altas
concentraciones de fluoruro afectan principalmente a los tejidos oacuteseos es decir huesos y
dientes En muchas regiones los altos iacutendices de exposicioacuten al fluoruro han sido la causa de
los iacutendices de morbilidad tambieacuten se ha identificado que las bajas concentraciones protegen
a los nintildeos de las caries dentales (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
La demanda quiacutemica de oxiacutegeno en el agua se puede considerar como un valor
aproximado de la demanda teoacuterica de oxiacutegeno es decir el oxiacutegeno equivalente a la materia
orgaacutenica oxidable en el agua Este valor indica el contenido de materia orgaacutenica del cuerpo
de agua y es usado en el anaacutelisis de aguas industriales residuales y agriacutecolas (Raffo Lecca amp
Ruiz Lizama 2014)
27
bull Oxiacutegeno disuelto
El oxiacutegeno disuelto es la concentracioacuten de oxiacutegeno libre en el agua es de suma
importancia para la preservacioacuten de la vida acuaacutetica y tambieacuten ayuda con la prevencioacuten de
olores (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020)
bull Hierro total
Las aguas dulces presentan concentraciones de hierro en un rango de 05 a 50 mgL
en su composicioacuten original en el agua de consumo humano ademaacutes puede existir
concentraciones considerables debido a la utilizacioacuten de coagulantes de hierro y la corrosioacuten
de tuberiacuteas La acumulacioacuten de hierro en el organismo afecta principalmente a tres oacuterganos
el paacutencreas hiacutegado y corazoacuten que posteriormente puede desencadenar problemas
hepaacuteticos cardiacos y diabetes (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Nitratos y Nitritos
Los iones nitrato y nitrito se encuentran de forma natural como parte del ciclo del
nitroacutegeno La concentracioacuten de nitrato en aguas subterraacuteneas y superficiales suele ser baja
pero puede aumentar debido al contacto con tierras agriacutecolas la contaminacioacuten de
animales seres humanos y la oxidacioacuten del amoniaco mientras que la concentracioacuten de
nitrito en el agua es consecuencia de la actividad microbiana y puede ser intermitente La
principal afeccioacuten a la salud humana por niveles altos de nitratos y nitritos en el agua de
consumo es la enfermedad denominada metahemoglobinemia tambieacuten llamada siacutendrome
del recieacuten nacido cianoacutetico ya que produce cianosis y en concentraciones maacutes altas de
dichos iones se produce asfixia (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
28
bull Potencial hidroacutegeno
Se sugiere que el pH del agua potable sea entre 65 y 8 esto puede cambiar
respecto a las normas ambientales de cada paiacutes con un pH menor a 65 o aacutecido se favorece
la corrosioacuten mientras que un pH superior a 8 o genera un medio alcalino que beneficia la
formacioacuten calcio Un pH aacutecido puede llegar a causar dantildeos en el sistema inmune peacuterdida de
la masa oacutesea y masa muscular cansancio fatiga croacutenica dolor y espasmos musculares caiacuteda
del cabello y deterioro de las untildeas e irritacioacuten de la piel (Organizacioacuten Mundial de la Salud
2020)
bull Soacutelidos disueltos totales
Los soacutelidos disueltos totales presentes en el agua de consumo humano provienen de
fuentes naturales aguas residuales escorrentiacutea urbana y aguas residuales industriales
comprende sales inorgaacutenicas y pequentildeas cantidades de materia orgaacutenica Niveles de
concentracioacuten sobre el liacutemite establecido puede cambiar el sabor del agua de manera radical
ademaacutes de afecciones a la salud dependiendo de que elemento en especiacutefico se encuentre
en mayor cantidad (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
bull Sulfatos
Los sulfatos se encuentran en diversos minerales del planeta tierra por lo que se
encuentra de manera natural en el agua pero su concentracioacuten puede elevarse debido a la
presencia de residuos industriales Las concentraciones altas o la ingesta prolongada de los
sulfatos mediante agua de consumo humano pueden producir un efecto laxante por lo que
afecta directamente al sistema digestivo (Organizacioacuten Mundial de la Salud 2020)
29
bull Dureza
Se define como dureza del agua a la concentracioacuten de calcio y en menor cantidad de
magnesio en el agua y se expresa como una concentracioacuten equivalente a la del carbonato de
calcio La dureza del agua puede afectar al sabor de la misma y facilita la formacioacuten de
incrustaciones Ademaacutes diversos estudios basados en epidemiologia han demostrado una
relacioacuten entre la dureza del agua consumida y enfermedades cardiovasculares (Organizacioacuten
Mundial de la Salud 2020)
23 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemicos aplicados al estudio de aguas
Existen diversos anaacutelisis que pueden ser aplicados al anaacutelisis de aguas sin embargo
para su validez y aceptacioacuten deben de ser normada Cada una de las normas aceptadas por
diferentes paiacuteses y laboratorios poseen meacutetodos de ensayos especiacuteficos para cada elemento
a ser analizado En la Tabla 1 se presenta un resumen de los elementos maacutes comunes en el
anaacutelisis de agua y los ensayos generalmente utilizados para cada uno de ellos
Tabla 1
Meacutetodos de ensayos para diferentes paraacutemetros de medicioacuten
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Temperatura
pH
Color
Turbiedad
Conductividad
Soacutelidos disueltos totales
Oxiacutegeno disuelto
BDO5
NO2-N
NO3-N
NH4+-N
PO43mdashP
Medicioacuten directa con termoacutemetro de mercurio
Meacutetodo potenciomeacutetrico
Colorimetriacutea
Turbidimetriacutea
Conductimetriacutea
Gravimetriacutea
Meacutetodo Winkler
Meacutetodo Winkler
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de amoniaco
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
30
Paraacutemetro a ser medido Meacutetodo de ensayo
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio
Bicarbonatos
Cloro
Sulfatos
Fluor
Boro
Silicatos
Hierro total
Coliformes Fecales
Escherichia coli
Salmonella
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
Titulacioacuten aacutecido ndash base
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Cromatografiacutea liacutequida de alta resolucioacuten con fase moacutevil
Potenciometriacutea con electrodo selectivo de fluoruro
UV ndash Visible
Absorcioacuten atoacutemica a la llama
UV ndash Visible
Nuacutemero maacutes probable
Nuacutemero maacutes probable
Enriquecimiento aislamiento en placas e identificacioacuten con API 20 E
Nota Recuperado de Calidad fiacutesico-quiacutemica y bacterioloacutegica del agua para consumo humano de la microcuenca de la quebrada Victoria Curubandeacute Guanacaste Costa Rica antildeo hidroloacutegico 2007-2008
231 Metodologiacutea HACH
La metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) se basa en las
diversas normas de estandarizacioacuten para anaacutelisis de aguas esta metodologiacutea se encuentra
aprobada por la Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA y contempla los
equipos utilizados en el presente trabajo de investigacioacuten
En el presente trabajo de investigacioacuten se utilizoacute un procedimiento especiacutefico para
cada paraacutemetro a ser analizado Se utilizoacute un total de 18 metodologiacuteas HACH (metodologiacutea
desarrollada por HACH Company) para la obtencioacuten de concentracioacuten de cada uno de los
paraacutemetros propuestos dichos procedimientos se encuentran detallados en el Anexo 2
31
24 Tratamientos de potabilizacioacuten del agua
El tratamiento de potabilizacioacuten del agua es uacutenico para cada tipo de agua a tratar
los procesos fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos dependeraacuten netamente de la composicioacuten del
agua y seraacuten escogidos solamente despueacutes de un anaacutelisis de dicha agua El tratamiento
puede comprender una combinacioacuten de procesos o en el mejor de los casos de un solo
proceso Existen diversos procesos y cada uno cumple funciones especiacuteficas de eliminacioacuten
de componentes fiacutesicos quiacutemicos o bioloacutegicos (Chulluncuy Camacho 2011)
Entre los principales procesos utilizados para el tratamiento de agua para consumo
humano tenemos
bull Filtracioacuten
La filtracioacuten es un meacutetodo que permite remover partiacuteculas de todo tamantildeo se
puede realizar mediante la utilizacioacuten de mallas con orificios de diferentes tamantildeos para
eliminar partiacuteculas de mediano y gran tamantildeo mientras que para las partiacuteculas pequentildeas se
puede utilizar arena como material filtrante las partiacuteculas son retenidas por un proceso de
adsorcioacuten que se genera en la superficie de la arena (Salamanca 2016)
bull Coagulacioacuten ndash floculacioacuten
Estos dos procesos van de la mano ya que la coagulacioacuten consiste en la adicioacuten de
coagulantes que son capaces de desestabilizar partiacuteculas coloidales y la floculacioacuten es el
proceso en el que las partiacuteculas coloidales chocan entre siacute y se agrupan formando los
llamados floc para finalmente ser removidos (Chulluncuy Camacho 2011)
bull Sedimentacioacuten
Es un proceso fiacutesico que consiste en la remocioacuten de partiacuteculas en suspensioacuten del
agua debido al efecto de la gravedad siempre y cuando las partiacuteculas sean maacutes densas que
32
el agua Como resultado se obtendraacute agua clarificada y una suspensioacuten maacutes concentrada
(Chulluncuy Camacho 2011)
bull Desinfeccioacuten
Este proceso consiste en la destruccioacuten de los organismos potencialmente
infecciosos que puedan estar presentes en el agua esto no significa que todos los
organismos infecciosos yo patoacutegenos seraacuten destruidos en su totalidad El cloro es el
compuesto quiacutemico maacutes comuacuten e importante utilizado en los procesos de desinfeccioacuten
puede utilizarse como gas liacutequido o sal deben tomarse precauciones con el uso del cloro ya
que puede formar trihalometanos y son considerados compuestos potencialmente
peligrosos (Chulluncuy Camacho 2011)
33
3 Metodologiacutea
31 Ubicacioacuten
El presente proyecto se llevoacute a cabo en la parroquia San Buenaventura de la ciudad
de Latacunga en la provincia de Cotopaxi ubicada en el centro-norte de la Regioacuten
interandina del Ecuador Las muestras se obtuvieron de los reservorios de agua de la
parroquia
Los reservorios de agua destinada al consumo de los habitantes de la parroquia San
Buenaventura se encuentran en el barrio Chile en la calle San Isidro detraacutes del cementerio
Jardines de la Paz como se observa en la Figura 1 El reservorio cuenta con tres tanques de
almacenamiento las muestras de agua fueron obtenidas de cada uno de los tanques de
almacenamiento La autorizacioacuten por parte de la junta de agua de la parroquia San
Buenaventura para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigacioacuten se otorgoacute antes
de la obtencioacuten de las muestras (Anexo 1)
Figura 1
Ubicacioacuten de los reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
Nota Imagen extraiacuteda de la aplicacioacuten Google Maps (sf)
34
32 Muestras de agua
Se tomoacute 2 muestras de cada uno de los tanques de almacenamiento del agua
destina al consumo de los habitantes de la parroquia San Buenaventura con 7 diacuteas de
separacioacuten entre cada toma de muestra obteniendo un total de 6 muestras de agua
Las muestras recolectadas se colocaron en envases de plaacutestico seguacuten la Norma NTE
INEN 21692013 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2013) para posteriormente ser
trasladadas al laboratorio para su respectivo anaacutelisis
Con respecto a la rotulacioacuten cada muestra fue etiquetada con una codificacioacuten que
revela el nuacutemero de muestra y el tanque de almacenamiento como se indica en la Tabla 2
Tabla 2
Rotulacioacuten para las muestras de agua obtenidas en los tanques de almacenamiento
Rotulacioacuten Reservorio Muestra
M1R1
M2R1
M1R2
M2R2
M1R3
M2R3
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 1 (23000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 2 (16000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Tanque de almacenamiento 3 (10000 L)
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
Muestra 6
Nota La tabla presenta la informacioacuten correspondiente a cada etiqueta utilizada para la
identificacioacuten de las muestras obtenidas
33 Anaacutelisis fiacutesico quiacutemico del agua
Para el presente proyecto de investigacioacuten se analizoacute la concentracioacuten de aceites y
grasas amoniaco cianuro cobre cloro libre residual turbidez conductividad cromo total
fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos
potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos sulfatos y dureza una vez obtenidos los valores de
concentracioacuten se establecioacute el disentildeo oacuteptimo de la planta de tratamiento de agua
35
331 Equipos y suministros
El equipo utilizado en el proyecto de investigacioacuten fue
bull Coloriacutemetro portaacutetil multiparameacutetrico DR 900
bull Termo reactor HACH DRB200
bull Electrodos
bull Medidor portaacutetil HACH DBO LBOD10101
bull Equipo de destilacioacuten simple
bull Balanza analiacutetica
bull Embudo simple y de decantacioacuten
bull Vasos de precipitacioacuten de 50mL
bull Pipetas de 10 mL 20 mL y 30 mL
bull Probetas de 10 mL y 20 mL
bull Pinzas
Los equipos y suministros utilizados en el anaacutelisis de todos los paraacutemetros fiacutesico
quiacutemicos propuestos no presentan mayor variacioacuten ya que la metodologiacutea empleada
contempla la utilizacioacuten de los equipos mencionados Los reactivos utilizados se especifican
en cada uno de los procesos (Anexo 2)
332 Meacutetodos HACH
Para el presente trabajo de investigacioacuten se utilizaron los siguientes meacutetodos HACH
(metodologiacutea desarrollada por HACH Company) el meacutetodo 8506 para la determinacioacuten de
cobre (Hach Company 2020a) el meacutetodo 10069 para la determinacioacuten de cloro residual
(Hach Company 2014a) el meacutetodo 8204 para la determinacioacuten de dureza (Hach Company
2019c) el meacutetodo 8147 para la determinacioacuten de hierro total (Hach Company 2014b) el
meacutetodo 8192 para la determinacioacuten de nitratos (Hach Company 2019d) el meacutetodo 10019
para la determinacioacuten de nitritos (Hach Company 2015a) el meacutetodo 8038 para la
36
determinacioacuten de amoniaco (Hach Company 2017) el meacutetodo 8000 para la determinacioacuten
de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno (Hach Company 2014d) el meacutetodo 8051 para la
determinacioacuten de sulfatos (Hach Company 2019e) el meacutetodo 8027 para la determinacioacuten
de cianuro (Hach Company 2020b) el meacutetodo 8237 para la determinacioacuten de turbidez
(Hach Company 2013) el meacutetodo 8160 para la determinacioacuten de conductividad (Hach
Company 2019b) el meacutetodo 8166 para la determinacioacuten de oxiacutegeno disuelto (Hach
Company 2014c) el meacutetodo 10076 para la determinacioacuten de potencial de hidroacutegeno (Hach
Company 2003) el meacutetodo 8006 para la determinacioacuten de soacutelidos disueltos (Hach
Company 2014e) el meacutetodo 8029 para la determinacioacuten de fluoruros (Hach Company
2000) el meacutetodo 8023 para la determinacioacuten de cromo total (Hach Company 2019a) y el
meacutetodo 10056 para la determinacioacuten de aceites y grasas (Hach Company 2015b)
Cada uno de los procedimientos utilizados se encuentran detallados en el Anexo 2
34 Anaacutelisis estadiacutestico
Una vez realizados los anaacutelisis de concentracioacuten para cada uno de los paraacutemetros
propuestos los valores obtenidos fueron procesados en el programa estadiacutestico MINITAB se
obtuvieron datos de media varianza y desviacioacuten estaacutendar Se aplicoacute un disentildeo de bloques
completos aleatorizados para cada paraacutemetro medido y la prueba t de student con el fin de
identificar si existe diferencia entre cada tanque de almacenamiento muestreado el nivel de
confianza utilizado para las pruebas estadiacutesticas fue del 95 (α=005)
35 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua para consumo humano
Para disentildear una planta de tratamiento de agua hay que tomar en cuenta ciertos
aspectos Se debe hacer estimaciones y anaacutelisis que permitan llegar al disentildeo final de la
planta
37
El procedimiento a seguir para el disentildeo de la planta de tratamiento de agua es el
siguiente
bull Nivel de complejidad Tiene que ver directamente con el tipo de planta que se
quiere disentildear y el nuacutemero de habitantes a ser beneficiado (Castro amp Cardenas
2014)
La parroquia de San Buenaventura al ser considerada una parroquia urbana seguacuten
estimaciones deberiacutea poseer una planta capaz de abastecer a maacutes de 60000 habitantes
bull Periodo de disentildeo Se refiere al tiempo maacuteximo de los componentes a ser utilizados
en la planta de tratamiento de aguas se realiza una estimacioacuten de vida uacutetil de la
planta antes de que requiera mejoras remplazos o expansioacuten de capacidad El
periodo de disentildeo puede ser de 25 antildeos siendo un nivel bajo y medio de disentildeo y
de 30 antildeos categorizaacutendose como un nivel de disentildeo alto (Castro amp Cardenas
2014)
bull Determinacioacuten de caudal dotacioacuten criterios y relaciones geomeacutetricas a ser
utilizadas Este aspecto se relaciona directamente con los componentes
estructurales a ser utilizados Cada paiacutes posee normas que regularizan estos
aspectos y poseen informacioacuten especiacutefica sobre construccioacuten de las plantas de
tratamiento de aguas En Ecuador la Norma que regulariza dichos aspectos es la
Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y es en
la que se basaraacute el disentildeo estructural y los aspectos mecaacutenicos que una planta de
tratamiento de agua debe poseer
bull Determinacioacuten de la calidad del agua cruda Para el disentildeo y posterior construccioacuten
de una planta de tratamiento de agua de consumo es necesario realizar un anaacutelisis
del agua a ser tratada de esta manera se determinan las propiedades fiacutesicas
quiacutemicas y bioloacutegicas de dicha agua Los liacutemites maacuteximos permisibles de cada uno de
38
las propiedades son diferentes para cada paiacutes en Ecuador las normas que
regularizan estas propiedades es la NTE INEN 11082011 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) y son las que se
tomaraacuten en cuenta para el desarrollo del presente trabajo de investigacioacuten
39
4 Resultados y Discusioacuten
41 Anaacutelisis de muestras de agua
En el presente trabajo de investigacioacuten se realizoacute el anaacutelisis de 6 muestras de agua
obtenidas de 3 reservorios de agua destinada al consumo de la poblacioacuten de la parroquia
San Buenaventura se tomoacute en cuenta la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) para establecer los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles respecto a los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos analizados para finalmente establecer el disentildeo de la planta de tratamiento
de agua destina al consumo humano
Se obtuvieron un total de 6 muestras de agua 2 muestras de cada reservorio de
agua (3 reservorios de agua en total) con un intervalo de 7 diacuteas por toma de muestra El
anaacutelisis de concentracioacuten se lo realizoacute para aceites y grasas amoniaco cianuro cobre cloro
libre residual turbidez conductividad cromo total fluoruros demanda quiacutemica de oxiacutegeno
oxiacutegeno disuelto hierro total nitratos nitritos potencial hidroacutegeno soacutelidos disueltos
sulfatos y dureza
Del anaacutelisis realizado a las muestras de agua recolectadas considerando los liacutemites
maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) y la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes
recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) las concentraciones de dureza
fluoruros y nitratos sobrepasan los valores maacuteximos permisibles mientras que no se
registraron valores de concentracioacuten para aceites y grasas cianuro y cloro libre residual asiacute
como tampoco se registroacute un color aparente
40
El anaacutelisis de concentracioacuten de cada uno de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos
analizados se lo realizoacute en el laboratorio SAVEWATER ubicado en la ciudad de Latacunga Se
utilizoacute metodologiacutea HACH (metodologiacutea desarrollada por HACH Company) aprobada por la
Agencia de proteccioacuten ambiental de Estados Unidos US EPA Los resultados obtenidos y
reportados por el laboratorio se encuentran detallados en el Anexo 3
Del anaacutelisis de varianza aplicado a todos los valores de concentracioacuten de los
paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos a partir del anaacutelisis de muestras de agua obtenidas
de los tanques reservorios de la parroquia San Buenaventura se pudo concluir que no existe
diferencia significativa entre las concentraciones de todas las muestras mencionadas para
cada uno de los paraacutemetros analizados esto como resultado de la obtencioacuten de Valores p
mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
Los resultados obtenidos de la aplicacioacuten de la prueba t de student indicaron que
tampoco existe diferencia significativa entre las medias de concentracioacuten de las muestras
analizadas para cada uno de los paraacutemetros propuestos como resultado de la obtencioacuten de
Valores p mayores a α=005 (nivel de confianza del 95)
El anaacutelisis estadiacutestico aplicado a los resultados de concentracioacuten obtenidos se
encuentra desarrollado en el Anexo 4 asiacute como tambieacuten los valores obtenidos de la
aplicacioacuten del anaacutelisis de varianza y la prueba t de student
411 Amoniaco
Los valores de concentracioacuten del amoniaco de las muestras de agua recolectadas se
encuentran entre los valores de 020 mgL y 048 mgL como se detalla en la Tabla 3
ninguna concentracioacuten sobrepasa los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica
del Ecuador 2020) sin embargo la muestra obtenida del tanque de almacenamiento de
41
23000 L en la primera semana de toma de muestras se acerca al liacutemite maacuteximo establecido
de 05 mgL como se indica en la Figura 2
Tabla 3
Concentracioacuten del amoniaco obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de Amoniaco (mgL)
Tanque de almacenamiento
Diacutea de obtencioacuten de la muestra
M1R1 048 1 1
M2R1 029 1 2
M1R2 035 2 1
M2R2 020 2 2
M1R3 027 3 1
M2R3 026 3 2
Figura 2
Variacioacuten de concentracioacuten de amoniaco de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de amoniaco de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
412 Cobre
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de cobre en agua destinada al
consumo humano establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) es de 20 mgL ninguna de las muestras de agua analizadas posee
048
029
035
02
027 026
0
005
01
015
02
025
03
035
04
045
05
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Amoniaco
42
valores de concentracioacuten que sobrepasen dicho valor En la Figura 3 se puede observar que
los valores de concentracioacuten de cobre analizado en las muestras de agua recolectadas
oscilan dentro del rango de valores de 0020 mgL a 0028 mgL Los valores detallados se
encuentran en la Tabla 4
Tabla 4
Concentracioacuten de cobre obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Concentracioacuten de
Cobre (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0020 1 1
M2R1 0024 1 2
M1R2 0028 2 1
M2R2 0025 2 2
M1R3 0021 3 1
M2R3 0020 3 2
Figura 3
Variacioacuten de concentracioacuten del cobre de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0020
0024
0028
0025
0021 0020
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cobre
43
413 Conductividad
Respecto a la conductividad dentro de leyes normas y reglamentos pertenecientes
a la Repuacuteblica del Ecuador no existe un liacutemite maacuteximo permisible por lo que los valores
obtenidos del anaacutelisis de las muestras de agua no fueron comparados Como se detalla en la
Tabla 5 los valores de conductividad obtenidos oscilan dentro de un rango de 5349 Uscm a
5786 Uscm mientras que en la Figura 4 se encuentran graficados dichos valores
Tabla 5
Conductividad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Conductividad (Uscm) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 57280 1 1
M2R1 53490 1 2
M1R2 55670 2 1
M2R2 56080 2 2
M1R3 57080 3 1
M2R3 57860 3 2
Figura 4
Variacioacuten de la conductividad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cobre de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5728053490 55670 56080 57080 57860
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nd
uct
ivid
ad (
Us
cm)
Muestra
Conductividad
44
414 Cromo total
La concentracioacuten de cromo de todas las muestras de agua obtenidas se encuentran
por debajo del liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 005 mgL En la Figura 5 se
observan los valores de concentracioacuten del cromo graficados y en la Tabla 6 se detalla el
rango de concentraciones que variacutean entre 0010 mgL y 0016 mgL
Tabla 6
Concentracioacuten de Cromo total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Cromo total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0014 1 1
M2R1 0016 1 2
M1R2 0015 2 1
M2R2 0010 2 2
M1R3 0011 3 1
M2R3 0013 3 2
Figura 5
Variacioacuten de concentracioacuten del cromo total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de cromo total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00140016
0015
00100011
0013
0000
0005
0010
0015
0020
0025
0030
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Cromo total
45
415 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
Las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las muestras
de agua obtenidas se encuentran entre un rango de valores de 0443 mgL y 0639 mgL
como se detalla en la Tabla 7 dichos valores no sobrepasan el liacutemite maacuteximo permisible
establecido por la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) liacutemite establecido con un valor lt4 mgL En la Figura 6 se puede observar la variacioacuten
de concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de cada una de las
Tabla 7
Concentracioacuten de Demanda quiacutemica de oxiacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Demanda quiacutemica de
oxiacutegeno (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0544 1 1
M2R1 0443 1 2
M1R2 0639 2 1
M2R2 0538 2 2
M1R3 0525 3 1
M2R3 0548 3 2
Figura 6
Variacioacuten de concentracioacuten de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de la demanda quiacutemica de oxiacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0544
0443
0639
0538 0525 0548
0000
0100
0200
0300
0400
0500
0600
0700
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de la Demanda quiacutemica de oxiacutegeno
46
416 Dureza
El liacutemite maacuteximo permisible de concentracioacuten de dureza establecido en la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) es de 500 mgL todas las concentraciones obtenidas del anaacutelisis de muestras
de agua recolectadas sobrepasan dicho valor En la Tabla 8 se detallan los valores de
concentracioacuten que se encuentran dentro de un rango de 50200 mgL a 52000 mgL y en la
Figura 7 se grafican dichas concentraciones
Tabla 8
Concentracioacuten de Dureza obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Dureza (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 50400 1 1
M2R1 51400 1 2
M1R2 50800 2 1
M2R2 52000 2 2
M1R3 50200 3 1
M2R3 51800 3 2
Figura 7
Variacioacuten de concentracioacuten de dureza de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de dureza de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
50400 51400 50800 52000 50200 51800
000
10000
20000
30000
40000
50000
60000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Dureza
47
417 Fluoruro
Otro de los paraacutemetros que sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) es el fluoruro
cuyo liacutemite maacuteximo de concentracioacuten es de 15 mgL En la Figura 8 se puede observar que
las concentraciones del fluoruro variacutean entre los liacutemites de 156 mgL y 162 mgL ademaacutes
los valores de concentracioacuten detallados se encuentran en la Tabla 9
Tabla 9
Concentracioacuten de Fluoruro obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Fluoruro (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 160 1 1
M2R1 156 1 2
M1R2 158 2 1
M2R2 160 2 2
M1R3 162 3 1
M2R3 157 3 2
Figura 8
Variacioacuten de concentracioacuten de fluoruro de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de fluoruro de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
160 156 158 160 162 157
000
020
040
060
080
100
120
140
160
180
200
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Fluoruro
48
418 Hierro total
La concentracioacuten maacutexima de hierro total presente en aguas para consumo humano
es de 10 mgL liacutemite establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano
de Normalizacioacuten 2011) Ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasa el liacutemite
maacuteximo permisible los valores de concentracioacuten de hierro total variacutean entre los liacutemites de
0050 mgL y 0053 mgL detallados en la Tabla 10 y graficados en la Figura 9
Tabla 10
Concentracioacuten de Hierro total obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Hierro total (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0050 1 1
M2R1 0053 1 2
M1R2 0050 2 1
M2R2 0052 2 2
M1R3 0051 3 1
M2R3 0052 3 2
Figura 9
Variacioacuten de concentracioacuten de hierro total de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de hierro total de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
00500053
0050 0052 0051 0052
0000
0010
0020
0030
0040
0050
0060
0070
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Hierro total
49
419 Nitratos
La concentracioacuten de nitratos de todas las muestras de agua obtenidas sobrepasa el
liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo liacutemite maacuteximo es de 50 mgL Los valores de
concentracioacuten de las muestras de agua analizadas detallados en la Tabla 11 oscilan dentro
de un rango de valores de 5014 mgL a 5021 mgL como se observa en la Figura 10
Tabla 11
Concentracioacuten de Nitratos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitratos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 5020 1 1
M2R1 5021 1 2
M1R2 5018 2 1
M2R2 5017 2 2
M1R3 5020 3 1
M2R3 5014 3 2
Figura 10
Variacioacuten de concentracioacuten de nitratos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitratos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
5020 5021 5018 5017 5020 5014
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten Nitratos
50
4110 Nitritos
Las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas variacutean entre
los valores de 0002 mgL y 0005 mgL como se detalla en la Tabla 12 Ninguacuten valor de
concentracioacuten sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) cuyo valor es de 02 mgL La
variacioacuten de las concentraciones se puede observar en la Figura 11
Tabla 12
Concentracioacuten de Nitritos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0003 1 1
M2R1 0004 1 2
M1R2 0003 2 1
M2R2 0005 2 2
M1R3 0003 3 1
M2R3 0002 3 2
Figura 11
Variacioacuten de concentracioacuten de nitritos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de nitritos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0003
0004
0003
0005
0003
0002
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Nitritos
51
4111 Oxiacutegeno disuelto
El liacutemite maacuteximo permisible de oxiacutegeno disuelto en agua para consumo humano
establecido en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es no menor al 80 del oxiacutegeno de
saturacioacuten y no menor a 6 mgL Ninguna de las concentraciones obtenidas incumple con el
liacutemite mencionado En la Figura 12 se grafica las variaciones de concentracioacuten de oxiacutegeno
disuelto siendo el valor miacutenimo registrado de 6178 mgL mientras que el valor maacuteximo
registrado fue de 6923 mgL los valores detallados se encuentran en la Tabla 13
Tabla 13
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Nitritos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 6430 1 1
M2R1 6178 1 2
M1R2 6184 2 1
M2R2 684 2 2
M1R3 6923 3 1
M2R3 6329 3 2
Figura 12
Variacioacuten de concentracioacuten de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de oxiacutegeno disuelto de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
6430 6178 6184684 6923
6329
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Oxiacutegeno disuelto
52
4112 Potencial hidroacutegeno (pH)
En la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) se
establece como liacutemites superior e inferior de potencial de hidroacutegeno o pH los valores de 9 y
6 respectivamente Los valores de pH obtenidos del anaacutelisis de muestras de agua
recolectadas se encuentran dentro del rango mencionado como se detalla en la Tabla 14
sus valores variacutean entre 6954 y 7492 como se indica en la Figura 13
Tabla 14
Potencial hidroacutegeno obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Potencial hidroacutegeno
pH Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 7492 1 1
M2R1 7146 1 2
M1R2 6954 2 1
M2R2 7287 2 2
M1R3 7342 3 1
M2R3 7285 3 2
Figura 13
Variacioacuten de potencial hidroacutegeno de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene el potencial hidroacutegeno de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
74927146 6954
7287 7342 7285
0000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
pH
Muestra
Potencial hidroacutegeno (pH)
53
4113 Soacutelidos disueltos
Los valores de concentracioacuten de soacutelidos disueltos registrados a partir del anaacutelisis de
las muestras de agua recolectadas variacutean dentro de un rango de 2653 mgL y 2804 mgL
como se detalla en la Tabla 15 y se observa en la Figura 14 El liacutemite maacuteximo permisible de
concentracioacuten de soacutelidos disueltos establecido por la Norma de calidad ambiental y de
descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) es de
1000 mgL ninguna de las concentraciones obtenidas sobrepasan el liacutemite mencionado
Tabla 15
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Soacutelidos disueltos
(mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 27760 1 1
M2R1 26530 1 2
M1R2 27130 2 1
M2R2 28040 2 2
M1R3 27050 3 1
M2R3 27670 3 2
Figura 14
Variacioacuten de concentracioacuten de soacutelidos disueltos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de soacutelidos disueltos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
27760 26530 27130 28040 27050 27670
000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Soacutelidos disueltos
54
4114 Sulfatos
Ninguna de las concentraciones de sulfatos obtenidas al partir del anaacutelisis de las
muestras de agua recolectadas sobrepasa el liacutemite maacuteximo permisible establecido en la
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la
Repuacuteblica del Ecuador 2020) cuyo valor es de 400 mgL En la Figura 15 se puede observar
que los valores de la concentracioacuten mencionada variacutean dentro del rango de 30150 mgL a
30670 mgL y los valores se detallan en la Tabla 16
Tabla 16
Concentracioacuten de Sulfatos obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Sulfatos (mgL) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 30200 1 1
M2R1 32670 1 2
M1R2 31302 2 1
M2R2 31403 2 2
M1R3 30150 3 1
M2R3 30160 3 2
Figura 15
Variacioacuten de concentracioacuten de sulfatos de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene las concentraciones de sulfatos de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
3020032670 31302 31403 30150 30160
0000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Concentracioacuten de Sulfatos
55
1115 Turbiedad
Respecto a la turbiedad la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2011) sentildeala como liacutemite maacuteximo permisible el valor de 5 NTU El rango de
valores de turbiedad de las muestras de agua analizadas se encuentra entre 0178 NTU y
0186 NTU valores detallados en la Tabla 17 por lo que ninguna muestra de agua sobrepasa
el liacutemite maacuteximo establecido La fluctuacioacuten de concentraciones de cada una de las muestras
de agua analizadas se muestra en la Figura 16
Tabla 17
Turbiedad obtenida del anaacutelisis de agua
Muestra Turbiedad (NTU) Tanque de
almacenamiento Diacutea de obtencioacuten
de la muestra
M1R1 0180 1 1
M2R1 0186 1 2
M1R2 0179 2 1
M2R2 0186 2 2
M1R3 0184 3 1
M2R3 0178 3 2
Figura 16
Variacioacuten turbiedad de las muestras de agua analizadas
Nota La graacutefica contiene los valores de turbiedad de las muestras de agua recolectadas durante dos semanas con 7 diacuteas de diferencia
0180 0186 0179 0186 0184 0178
0000
0050
0100
0150
0200
0250
0300
M1R1 M2R1 M1R2 M2R2 M1R3 M2R3
Co
nce
ntr
acioacute
n (
mg
L)
Muestra
Turbiedad
56
42 Propuesta de disentildeo de la planta de tratamiento de agua destinada al consumo
humano en la parroquia San Buena Ventura
A partir del anaacutelisis de los paraacutemetros fiacutesicos quiacutemicos propuestos y el anaacutelisis
estadiacutestico aplicado a los valores de concentracioacuten obtenidos se determinoacute que las
concentraciones de fluoruros dureza y nitratos sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) por lo que el disentildeo propuesto en el
presente proyecto de investigacioacuten tiene como objetivo disminuir dichos valores de
concentracioacuten para cumplir con los requisitos establecidos que se consideran para calificar al
agua como agua potable y que de esta manera pueda ser distribuida a la poblacioacuten
El disentildeo de planta de tratamiento para agua de consumo humano propuesto
comprende un tanque madre con la capacidad de recolectar el agua de los tanques
reservorios de 23000 L 16000 L y 10000 L para posteriormente pasar a las seis etapas de
tratamiento
421 Tanque de almacenamiento madre
Debido a que el agua distribuida entre la poblacioacuten de la parroquia San
Buenaventura es obtenida de 16 fuentes naturales y almacenadas en tres tanques
reservorios es necesario la implementacioacuten de un tanque de almacenamiento madre que
sea capaz de recolectar el agua de los tanques reservorios en este caso se consideraraacute un
caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea
El tanque de almacenamiento madre deberaacute estar ubicado con un ligero desnivel
con respecto a la torre de aireacioacuten tener una salida de agua superior y de esta manera
aprovechar el efecto de la gravedad para la primera etapa
57
422 Primera etapa Sistema de aireacioacuten
El sistema de aeracioacuten es utilizado principalmente para la oxidacioacuten de hierro y
manganeso tambieacuten se pueden remover ciertos gases y sustancias volaacutetiles El proceso se
lleva a cabo en el momento que el agua entra en contacto con el aire Tomando en cuenta
los valores de conductividad obtenidos se puede presumir la presencia de diversas sales
entre ellas sales de hierro
La torre de aeracioacuten de bandejas muacuteltiples comprenderaacute una serie de bandejas con
ranuras que utilizan la fuerza de gravedad para permitir la caiacuteda libre del agua y producir un
tiempo de explosioacuten entre el agua y el aire
Considerando la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacioacuten 2012) y el caudal diario a ser tratado de 20 m3diacutea se tomaron en cuenta los
siguientes paraacutemetros establecidos para el disentildeo de la torre de aeracioacuten
bull Altura total de la torre 2 m
bull Nuacutemero de bandejas (n) 3
bull Carga hidraacuteulica (CH) 500 m3m2diacutea
bull Separacioacuten entre bandejas 030 m
bull Profundidad del agua en la bandeja 015 m
bull Lecho de contacto 015 cm
bull Diaacutemetro de orificios 010 cm
A partir de los paraacutemetros establecidos se calculoacute del aacuterea de las bandejas de la
torre de aeracioacuten
Aacuterea total de las bandejas de la torre de aeracioacuten (At)
119912119957 =119876119889
119862119867=
20 1198983
119889iacute119886frasl
500 1198983
1198982frasl lowast 119889iacute119886= 120782 120782120786 119950120784
58
Aacuterea de cada una de las bandejas de la torre de aeracioacuten (Ab)
119912119939 =119860119905
119899=
004 1198982
3= 120782 120782120783120785 119950120784
La estructura de la torre debe de ser hierro recubierto de pintura permeable grado
alimenticio mientras que las bandejas seraacuten de acero inoxidable grado alimenticio con una
altura total de 2 m una superficie de bandeja de 0013 m2 y los paraacutemetros ya mencionados
El agua proveniente del tanque madre ingresaraacute a la torre de aeracioacuten por la parte
superior de la misma con una caiacuteda en forma de ducha sobre la primera bandeja una vez
que el agua atraviese la torre de aeracioacuten ingresaraacute a la segunda etapa
423 Segunda etapa Tratamiento quiacutemico
El tratamiento quiacutemico se lleva a cabo en una canaleta o vertedero usado como
mezclador raacutepido cuyo objetivo es la dispersioacuten homogeacutenea del coagulante en toda el agua
contenida proveniente de la primera etapa
El agua proveniente de la torre de aireacioacuten ingresaraacute por la parte inferior de la
canaleta para el presente disentildeo se tomoacute en cuenta el tipo de canaleta Marshall en donde
se produciraacute un proceso de coagulacioacuten A la entrada de la canaleta mediante una bomba de
dosificacioacuten se administraraacute policloruro al 10 el flujo por segundo a ser suministrado debe
ser calculado mediante ensayo de jarras
El agua acumulada y mezclada de manera raacutepida con el policloruro en la canaleta
para la formacioacuten de coaacutegulos saldraacute por la parte superior de la canaleta para ingresar a la
tercera etapa
59
424 Tercera etapa Floculador
La etapa de floculacioacuten comprende un tanque que contiene pantallas dispuestas de
tal manera que el agua pueda hacer un recorrido de ida y vuelta ademaacutes de pasar por
encima y debajo de las pantallas con el fin de formar coaacutegulos maacutes grandes
El floculador propuesto comprende un tanque con una altura de 14 m 24 m de
ancho y 42 pantallas o placas con 15 veces de espaciamiento entre pantallas
El disentildeo del floculador permitiraacute que el agua proveniente de la segunda etapa
permanezca en la tercera etapa por un rango de tiempo de 20 min a 25 min Durante este
tiempo los coaacutegulos generados en la segunda etapa se uniraacuten entre siacute formando floacuteculos de
gran tamantildeo y podraacuten ser removidos de manera manual con un filtro removible (Chavarro
Rodriacuteguez 2014)
El agua obtenida del proceso de floculacioacuten saldraacute por la parte inferior del tanque de
floculacioacuten para ingresar a la cuarta etapa
425 Cuarta etapa Sedimentador
El sedimentador tiene como objetivo eliminar los floacuteculos formados en la segunda y
tercera etapa La eliminacioacuten se da mediante la implementacioacuten de filtros lamelares
El agua proveniente de la tercera etapa ingresaraacute por la parte inferior al
sedimentador seraacute distribuida de forma uniforme en el tanque sedimentador y el nivel de
agua tambieacuten subiraacute de forma uniforme En el momento que el nivel de agua sube atraviesa
los filtros lamelares o filtros de panal de abejas atrapando los floacuteculos que posteriormente
sedimentan en el fondo del tanque El agua de la parte superior del tanque es recolectada a
traveacutes de dos canaletas que conducen a dicha agua hacia la quinta etapa
El tanque de sedimentacioacuten tendraacute una profundidad de 115 m un ancho de 24 m y
una longitud de 1 m los filtros lamelares son ubicados en la mitad de la altura total
60
mientras que las canaletas de recoleccioacuten tendraacuten 008 m de ancho y profundidad seraacuten
ubicadas a frac34 de la altura total tomando como referencia el nivel del piso De esta manera el
agua proveniente de la tercera etapa tiene un tiempo de detencioacuten de 10 min a 15 min
(Chavarro Rodriacuteguez 2014) El agua recolectada por la canaleta saldraacute por la parte superior
del tanque de sedimentacioacuten para ingresar a la quinta etapa
426 Quinta etapa Filtracioacuten
La etapa de filtracioacuten tiene por objeto remover las partiacuteculas que no pudieron ser
removidas en las etapas de floculacioacuten y sedimentacioacuten mediante la utilizacioacuten de lechos de
medios porosos
El tanque de filtracioacuten tiene una profundidad de 09 m se encentraraacute rellenado con
50 de la altura total de grava de 5 ml 20 de la altura total de carboacuten activado y 30 del
total de la altura de arena zeolita
El agua proveniente de la cuarta etapa ingresaraacute por la parte superior al tanque de
filtracioacuten la masa de agua atraviesa los medios porosos logrando asiacute una filtracioacuten lenta
saldraacute por la parte inferior del tanque donde parte del flujo de agua resultante seraacute dirigido
a la sexta etapa mientras que la otra parte seraacute recirculada a la tercera etapa mediante la
utilizacioacuten de una bomba en la base del tanque de floculacioacuten
427 Sexta etapa Desinfeccioacuten
La etapa de desinfeccioacuten se la realiza mediante la utilizacioacuten de cloro La dosificacioacuten
de cloro se calcula mediante el ensayo de jarras
El agua proveniente de la quinta etapa ingresaraacute por la parte inferior al tanque de
desinfeccioacuten el mismo que contendraacute una bomba dosificadora de hipoclorito de calcio al
70 la dosificacioacuten no deberaacute sobrepasar el liacutemite maacuteximo de 15 mgL El agua obtenida
61
del proceso de desinfeccioacuten podraacute ser distribuida para el consumo domeacutestico El tanque de
desinfeccioacuten puede ser construido para una capacidad de 30 m3
En la Figura 17 se observa un esquema simplificado sobre la planta de tratamiento
de agua propuesta que permite visualizar cada una de las etapas descritas
Figura 17 Diagrama de las etapas que comprenden el sistema de tratamiento de agua
Nota El esquema presentado se lo realizoacute de forma didaacutectica con el fin de visualizar cada una de las etapas comprendidas por el sistema de tratamiento de agua
43 Anaacutelisis del disentildeo propuesto
El disentildeo propuesto tiene por objetivo disminuir las concentraciones de fluoruros
dureza y nitratos concentraciones que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles
establecidos en la Norma NTE INEN 11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten
2011) y en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes recurso agua
(Presidencia de la Repuacuteblica del Ecuador 2020) ademaacutes de disminuir los valores de
conductividad
Tanque de almacenamiento madre
Torre de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico
Floculador Sedimentador
Filtracioacuten Des
infe
ccioacute
n
Agua Potable
62
Dentro del disentildeo propuesto la primera etapa seraacute capaz de eliminar el exceso de
concentracioacuten de sales de hierro y manganeso mediante un proceso de oxidacioacuten ademaacutes
de eliminar sustancias volaacutetiles de esta manera los valores de conductividad registrados
disminuiraacuten
Las concentraciones de fluoruros dureza y nitratos seraacuten eliminadas en la segunda
tercera cuarta y quinta etapa Los iones de cada una de las concentraciones quedaraacuten
atrapados en los floacuteculos formados en la segunda etapa los floacuteculos de mayor tamantildeo se
eliminaraacuten en la tercera etapa los floacuteculos de menor tamantildeo se eliminaraacuten en la cuarta
etapa y en la quinta etapa se eliminaraacuten partiacuteculas y floacuteculos que no pudieron ser eliminadas
en las etapas pasadas
La sexta etapa se implementoacute con el fin de eliminar los posibles contaminantes
bioloacutegicos propios de zonas agriacutecolas y ganaderas como los es la parroquia San
Buenaventura como coliformes totales y escherichia coli
Una vez que el agua sea sometida a los procesos comprendidos en sistema de
tratamiento de agua planteado podraacute ser considerada como agua potable y distribuida a la
poblacioacuten
En la Figura 18 se observa el disentildeo real de la planta de tratamiento de agua
propuesta tomando en cuenta la descripcioacuten de cada una de las etapas planteadas El
disentildeo se lo realizoacute con ayuda del software INVENTOR
63
Figura 18 Disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto
Nota El disentildeo presentado se elaboroacute con ayuda del software INVENTOR representa una simulacioacuten real del disentildeo propuesto para la planta de tratamiento de agua de la parroquia San Buenaventura
Sistema de aireacioacuten
Tratamiento quiacutemico (Canaleta Marshall)
Floculacioacuten
Sedimentacioacuten
Filtracioacuten
Desinfeccioacuten
64
5 Conclusiones y recomendaciones
51 Conclusiones
bull El anaacutelisis fiacutesico quiacutemico realizado a las muestras de agua permitioacute concluir que el
agua distribuida en la parroquia San Buenaventura no presenta un color aparente y
no registra la presencia de aceites y grasas asiacute como tampoco se detectoacute
concentraciones de cianuro y cloro libre residual mientras que las concentraciones
de los otros paraacutemetros son diferentes para cada tanque de almacenamiento
muestreado
bull Considerando los liacutemites maacuteximos permisibles establecidos en la Norma NTE INEN
11082014 (Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) y en la Norma de calidad
ambiental y de descarga de efluentes recurso agua (Presidencia de la Repuacuteblica del
Ecuador 2020) se concluyoacute que el agua distribuida en la parroquia San
Buenaventura contiene concentraciones de fluoruros dureza y nitratos que
sobrepasan liacutemites establecidos
bull La alta concentracioacuten de nitratos registrada del anaacutelisis de cada una de las muestras
de agua indica la presencia de amoniaco esto debido a la raacutepida oxidacioacuten
bacteriana del amoniaco el mismo reacciona con oxiacutegeno para formar nitritos y en
una posterior oxidacioacuten forma nitratos razoacuten por la cual los nitrados son las
moleacuteculas maacutes estables y cuantificables Dicha concentracioacuten la podemos relacionar
con la actividad ganadera de la zona el agua al ser obtenida de diferentes ojos de
agua recorre trayectos superficiales y los compuestos quiacutemicos producto de los
procesos bioloacutegicos pueden ser transportados a traveacutes del suelo hasta llegar a las
vertientes de agua
bull El anaacutelisis de varianza aplicado a los valores de concentracioacuten de los paraacutemetros
fiacutesico quiacutemicos evaluados concluyoacute que no existe diferencia significativa en ninguna
de las concentraciones de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos de las muestras
65
de agua recolectadas en los tres tanques reservorios de la parroquia San
Buenaventura
bull La prueba t de student aplicada a los datos obtenidos a partir del anaacutelisis de
concentracioacuten de los paraacutemetros fiacutesico quiacutemicos propuestos concluyeron que no
existe diferencia significativa en ninguno de los valores de la media de concentracioacuten
de los paraacutemetros mencionados
bull La planta de tratamiento de agua para consumo humano propuesta fue disentildeada
con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 26552012 (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2012) y tomando en cuenta el consumo diario de
agua por parte de la poblacioacuten de la parroquia San Buenaventura
bull El disentildeo de la planta de tratamiento de agua propuesto permitiraacute eliminar las
concentraciones en exceso de fluoruros dureza y nitratos de esta manera se
cumpliraacute con los paraacutemetros establecidos en la Norma NTE INEN 11082014
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacioacuten 2011) respecto a los criterios de agua
potable Una vez tratada el agua proveniente de las fuentes naturales se la podraacute
catalogar como agua potable o agua de consumo humano
bull La planta de tratamiento de agua propuesta ademaacutes de considerar los valores de
concentracioacuten que sobrepasan los liacutemites maacuteximos permisibles considera la posible
contaminacioacuten bioloacutegica y presencia de sales minerales por lo que el disentildeo es
capaz de eliminar contaminantes fiacutesicos quiacutemicos y bioloacutegicos
52 Recomendaciones
bull Se recomienda hacer un anaacutelisis bacterioloacutegico con el fin de obtener un estudio
completo de la calidad del agua que estaacute siendo consumida por la poblacioacuten de la
parroquia San Buenaventura
66
bull Una vez construida la planta de tratamiento de aguas se recomienda realizar
estudios perioacutedicos del agua obtenida del proceso de purificacioacuten como parte de un
control de calidad
bull El estudio de muestras de suelo vegetacioacuten y agua de la zona agriacutecola y ganadera de
la parroquia San Buenaventura permitiraacute conocer si existe contaminacioacuten en zona
debido a las actividades antropogeacutenicas del sector con el fin de implementar un
sistema completo de transporte de agua desde las fuentes de obtencioacuten hasta los
reservorios de agua de la parroquia San Buenaventura
67
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Hach Company Iron Ferro Zine Method 8147 (2014)
Hach Company Oxygen Dissolved HRDO Method 8166 2 sect (2014)
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Hach Company Oxygen Demand Chemical USEPA Reactor Digestion Method 8000 (2014)
Hach Company Suspended Solids Photometric Method 8006 (2014)
Hach Company Nitrite Diazotization Method 10019 (2015)
Hach Company Oil and Grease USEPA Hexane Extractable Gravimetric Method 10056
(2015)
Hach Company Nitrogen Ammonia USEPA1 Nessler Method 8038 (2017)
Hach Company Chromium Hexavalent USEPA 15-Diphenylcarbohydrazide Method 8023
(2019)
Hach Company Conductivity USEPA Direct Measurement Method 8160 (2019)
Hach Company Hardness Calcium Method with EDTA 8204 (2019)
Hach Company Nitrate Cadmium Reduction Method 8192 (2019)
Hach Company Sulfate USEPA SulfaVer 4 Method 8051 (2019)
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ANEXOS
