Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES
“UNIANDES”
FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS
CARRERA DE BIOQUÍMICA Y FARMACIA
Tesis previa a la obtención del título de Bioquímico Farmacéutico
TEMA:
DISEÑO DEL PROCESO DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA DESTINADA AL
CONSUMO HUMANO PARA MEJORAR SUS CARACTERÍSTICAS FÍSICO -
QUÍMICAS EN LA PARROQUIA SAN BARTOLOMÉ DE PINLLO.
AUTOR: Rolando Humberto Padilla Torres
TUTORA: Dra. Viviana Basantes , Mg.
AMBATO – ECUADOR
2015
CERTIFICACIÓN DEL ASESOR
En mi calidad de Tutora del trabajo de investigación sobre el tema: ―DISEÑO DEL
PROCESO DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA DESTINADA AL CONSUMO
HUMANO PARA MEJORAR SUS CARACTERÍSTICAS FÍSICO - QUÍMICAS EN
LA PARROQUIA SAN BARTOLOMÉ DE PINLLO‖, del Sr. Rolando Padilla,
estudiante de la Universidad Regional Autónoma de los Andes, Facultad de
Ciencias Medicas, Carrera de Bioquímica y Farmacia, considero que dicho
informe investigativo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a
la revisión y posterior evaluación previa a la obtención del titulo profesional.
Ambato, del 2015
DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD Y AUTORÍA DE LA TESIS
Yo, Rolando Padilla, alumno de la Carrera de Bioquímica y Farmacia, Facultad de
Ciencias Médicas de la Universidad Regional Autónoma de los Andes
―UNIANDES‖, declaro en forma libre y voluntaria que la presente investigación y
elaboración de la Tesis cuyo tema es ――DISEÑO DEL PROCESO DE
POTABILIZACIÓN DEL AGUA DESTINADA AL CONSUMO HUMANO PARA
MEJORAR SUS CARACTERÍSTICAS FÍSICO - QUÍMICAS EN LA PARROQUIA
SAN BARTOLOMÉ DE PINLLO‖, así como las expresiones vertidas en la misma,
son de mi autoría, lo cual se ha realizado en base a recopilación bibliográfica,
consultas en internet.
En consecuencia asumo la responsabilidad de la originalidad de la misma y el
cuidado pertinente al remitirme a las fuentes bibliográficas respectivas, para
fundamentación al contexto expuesto.
DEDICATORIA
En Primer lugar a Dios por haberme dado la vida y bendecirme día a día, A mis
padres Héctor Padilla y Bertha Torres por ser ese soporte y guiarme en todos los
aspectos de mi vida para ser un mejor estudiante, mejor persona, mejor amigo,
Los cuales gracias a sus consejos, sus valores, a esa motivación permanente la
cual ha permitido ser una persona de bien, A mis hermanos y familiares más
cercanos que siempre han estado presentes en todas la etapas de mi vida
apoyándome.
Y en especial a mi novia Taty que ha sido la consejera más grande que ha llegado
a mi vida, que gracias a sus palabras a sus enseñanzas me ayudaron a creer en
mí y salir adelante.
Rolando Padilla
AGRADECIMIENTO
A la UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES, a la escuela de
Bioquímica y Farmacia por haber permitido realizar mis estudios académicos y
formarme como una persona llena de valores ,A todos los doctores que estuvieron
durante esta laboriosa etapa estudiantil , Mi más profundo y sincero
agradecimiento por la colaboración prestada en la elaboración del presente
trabajo a la Dra. Viviana Basantes, quien con su guía, apoyo y sobretodo
paciencia, permitieron que finalice con satisfacción ésta investigación.
Rolando Padilla
ÍNDICE GENERAL
CERTIFICACIÓN DEL ASESOR
DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD Y AUTORÍA DE LA TESIS
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE TABLAS
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1
ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN .......................................................... 1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................... 4
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ........................................................................ 4
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA ......................................................................... 4
OBJETO DE INVESTIGACIÓN Y CAMPO DE ACCIÓN ........................................ 4
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN .................................................................................. 5
OBJETIVOS........................................................................................................... 5
Objetivo General .................................................................................................... 5
Objetivos Específicos ............................................................................................. 5
IDEA A DEFENDER .............................................................................................. 5
JUSTIFICACIÓN .................................................................................................... 6
METODOLOGÍA A EMPLEAR ............................................................................... 7
Modalidad .............................................................................................................. 7
Tipo de investigación por su diseño y por su alcance ............................................ 8
Métodos, técnica e instrumentos............................................................................ 8
Universo de estudio, selección y tamaño de muestra ............................................ 9
ESTRUCTURA DE LA TESIS .............................................................................. 10
APORTE TEÓRICO, SIGNIFICACIÓN PRÁCTICA Y NOVEDAD CIENTÍFICA. .. 11
Aporte Teórico ..................................................................................................... 11
Significación Práctica ........................................................................................... 11
Novedad Científica............................................................................................... 11
CAPITULO I ......................................................................................................... 12
MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 12
1.1. ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS ..................................................... 12
1.2. POTABILIZACIÓN DEL AGUA ................................................................ 13
1.3. CONDICIONES FÍSICO-QUÍMICAS Y MICROBIOLÓGICAS DEL AGUA
POTABLE................................................................................................ 16
1.3.1. Procedimiento de toma de muestras para la determinación de las
características del agua potable. ............................................................. 17
1.3.2. Análisis Físico-Químico del Agua ............................................................ 18
1.4. VALORACIÓN CRÍTICA DE LAS POSICIONES TEÓRICAS DEL OBJETO
DE LA INVESTIGACIÓN ......................................................................... 27
1.5. CONCLUSIONES PARCIALES DEL CAPÍTULO .................................... 28
CAPITULO II ........................................................................................................ 30
MARCO METODOLÓGICO Y PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA ............. 30
2.1. CARACTERIZACIÓN DEL SECTOR DE LA INVESTIGACIÓN ............... 30
2.2. PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO PARA EL DESARROLLO DE LA
INVESTIGACIÓN .................................................................................... 31
2.2.1. Población y Muestra ................................................................................ 31
2.2.2. Métodos Técnicos e Instrumentos ........................................................... 32
2.1. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA
INVESTIGACIÓN .................................................................................... 33
2.1.1. Análisis de la encuesta aplicada a la población de San Bartolomé de
Pinllo. ...................................................................................................... 33
2.1.2. Análisis Físico – Químico del agua .......................................................... 38
3.1. PROPUESTA DEL INVESTIGADOR....................................................... 40
3.2. CONCLUSIONES PARCIALES DEL CAPÍTULO .................................... 40
CAPITULO III ....................................................................................................... 41
MARCO PROPOSITIVO ...................................................................................... 41
3.1. Desarrollo de la propuesta ...................................................................... 41
CONCLUSIONES ................................................................................................ 54
RECOMENDACIONES ........................................................................................ 55
BIBLIOGRAFÍA
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Procesos unitarios posibles a llevar a cabo en función de los
contaminantes presentes ..................................................................................... 13
Tabla 2. Principales parámetros de clasificación de tipos de agua....................... 14
Tabla 3. Procesos diferenciadores de cada grado de tratamiento ........................ 14
Tabla 4. Problemas en el agua ............................................................................ 33
Tabla 5. Factores ................................................................................................. 34
Tabla 6. Causas del problema ............................................................................. 35
Tabla 7. Consume agua directamente ................................................................ 36
Tabla 8. Problemas de salud .............................................................................. 37
Tabla 9. Lecho de soporte ................................................................................... 48
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración N° 1. Problemas en el agua ................................................................ 33
Ilustración N° 2. Causas de los problemas ........................................................... 35
Ilustración N° 2. Consume agua directamente ..................................................... 36
Ilustración N° 2. Problemas de salud ................................................................... 37
1
INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
(Reascos & Yar, 2010), en su trabajo de titulación ―Evaluación de la Calidad del
Agua para el Consumo Humano de las Comunidades del Cantón Cotacachi y
Propuesta de Medidas Correctivas‖, cuyo objetivo general fue evaluar la calidad
de agua de consumo humano y formular un plan de monitoreo comunitario
sustentable del agua, concluyeron que según los resultados obtenidos de los
diferentes análisis se llegó a la conclusión, que los parámetros físico-químicos se
encuentran dentro de las normas establecidas (INEN 1108 y TULAS); a diferencia
de los análisis microbiológicos en su mayoría se encuentran contaminados por
coliformes fecales (escherichia coli) y coliformes totales, debido a la
contaminación por pastoreo, mal estado de las tuberías y mal manejo de las
conexiones internas de los usuarios. Finalmente como resultado se obtuvo que el
una agua es apta para el consumo humano en las comunidades del Cantón
Cotacachi. Como principal recomendación las autoras sugieren iniciar un plan de
mejoramiento de calidad y disponibilidad de agua en las Juntas de Agua
conjuntamente con las Comunidades para la priorización y preservación del
recurso hídrico.
Aporte científico: Este trabajo de investigación aporta al presente estudio con la
identificación de las dos fases de trabajo que deben ser cumplidas para lograr los
objetivos planteados:
Fase de campo que contempla la colecta y registro de muestras
Fase de análisis que involucra: el análisis físico-químico y bacteriológico; la
elaboración de una base de datos; y el análisis estadístico de los datos.
(Mejía, 2010), en su trabajo de titulación ―Estudio sobre la calidad del agua
potable del cantón Gualaquiza‖, plantea que la calidad del agua potable tiene un
impacto fundamental en la salud de la comunidad y que solo haciendo una
2
evaluación y seguimientos a través de ensayos físico-químicos y bacteriológicos,
se puede determinar su calidad, y saber si el agua que estamos bebiendo y
utilizando en nuestro uso doméstico habitual, está dentro de los parámetros
establecidos. El objetivo principal de esta investigación fue valorar la calidad del
agua potable de la ciudad, tanto en la fase de tratamiento como en la de
distribución. Para determinar la calidad del agua se realizaron ensayos físicos,
químicos, y bacteriológicos sobre las muestras de agua cruda, agua potabilizada y
de la red de distribución en un período de once meses. Respecto a los
parámetros de calidad del agua la autora obtuvo los siguientes resultados:
En el agua cruda: Turbiedad 7.7 UNT; pH 7.43; Gérmenes Totales 1371
NMP/100ml; Coliformes Fecales 3 NMP/100ml.
En el agua tratada: Turbiedad 5 UNT; pH 7.44; Gérmenes Totales 8 UFC/ml;
Coliformes Totales 0 NMP/100ml; Coliformes Fecales 0 NMP/100ml
En función de los resultados obtenidos el autor llega a las siguientes
conclusiones:
El agua cruda es de Tipo A1 según la normas de la CEE (Consejo de la
Naciones Europeas), relativa a la calidad requerida para las aguas
superficiales destinadas a la producción de agua potable. Exige un tratamiento
en plantas convencionales y con desinfección.
El agua tratada es apta para el consumo humano.
Como principal recomendación la autora sugiere que la Planta de Potabilización
cuente con un laboratorio básico para los análisis in-situ tanto de los parámetros
físico-químicos como microbiológicos, además recomienda verificar
constantemente las medidas de Cloro Residual, para garantizar una buena
desinfección (INEN-TULAS no inferior a 0.3 mg/l de Cloro Residual) y cuidar que
no sea superior a lo recomendado porque igualmente puede ser un riesgo para la
salud.
3
Aporte científico: Este trabajo de investigación aporta al presente estudio con los
parámetros de calidad que deben cumplir el agua destinada al consumo humano,
además, determina que el objeto de estudio debe ser evaluado antes y después
del proceso de potabilización para cuantificar la efectividad del proceso de
potabilización.
(Cutimbo, 2012), en su trabajo de titulación ―Calidad bacteriológica de las aguas
subterráneas de consumo humano en centros poblados menores de La Yarada y
Los Palos del distrito de Tacna‖, identifica que el peligro más común con relación
al agua de consumo humano es el de su contaminación, directa o indirectamente,
debido a la acción de aguas residuales, excretas de hombres y animales, además
de factores fisicoquímicos y ambientales. El presente trabajo tuvo como objetivo
determinar la calidad bacteriológica de las aguas subterráneas usadas para el
consumo humano en los centros poblados de La Yarada y Los Palos. El trabajo
se efectuó entre abril y junio del año 2012. Se analizaron 46 muestras de agua
subterránea provenientes de pozos. Los métodos usados fueron numeración de
coliformes totales y termotolerantes por el método de tubos múltiples (nmp) y
recuento en placa de bacterias mesófilas aerobias. Los indicadores usados para
la determinación de la calidad bacteriológica del agua subterránea fueron:
coliformes totales, coliformes termotolerantes y bacterias mesófilas heterótrofas.
También se determinó el pH, la Conductividad Eléctrica así como la temperatura
ya que estos indicadores físicos podrían alterar los resultados obtenidos.
Respecto a los parámetros de calidad del agua la autora obtuvo los siguientes
resultados: de los 46 pozos muestreados entre los meses de Abril y Junio del
2012 en los que presentaron un agua para el consumo humano fueron: para
recuentro de bacterias heterotróficas 2%, para coliformes totales 54% y para
bacterias termotolerantes 11%. De estos pozos 21 (46%) se encontraron
bacteriológicamente aptas para el consumo humano, 25 (54%) no aptas.
Como principal recomendación el autor sugiere implementar un programa
permanente de monitoreo de la calidad sanitaria del agua para el consumo
humano en los Centros Poblados La Yarada y Los Palos, que asegure una
vigilancia sistemática de las fuentes de abastecimiento y distribución. Además
4
recomienda repetir el estudio para los meses de septiembre hasta marzo, ya que
en estos meses la temperatura podría incrementar el crecimiento de las Bacterias
Heterotróficas, los Coliformes Totales y Coliformes Termotolerantes.
Aporte científico: Este trabajo de investigación aporta al presente estudio
información acerca de variables externas que pueden afectar los resultados del
análisis del agua, como lo es el calor, y será tomada en cuenta en la realización
del proceso de investigación.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿De qué manera un nuevo proceso de potabilización aseguraría la calidad del
agua destinada al consumo humano, en la Parroquia ―San Bartolomé de Pinllo‖?
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Si no se implementa un nuevo proceso de potabilización, no se podrá garantizar
la calidad del agua destinada al consumo humano en la Parroquia ―San Bartolomé
de Pinllo.
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
Lugar: ―San Bartolomé de Pinllo‖
Año: 2015/2016
OBJETO DE INVESTIGACIÓN Y CAMPO DE ACCIÓN
Objeto: Propiedades Físico – Químicas del Agua
Campo: Microbiología
Área: Laboratorio Clínico
Aspecto: Calidad
5
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Estudios Bioquímicos –Microbiológicos relacionados con alimentos.
OBJETIVOS
Objetivo General
Diseñar un proceso de potabilización para asegurar la calidad del agua destinada
al consumo humano, en la Parroquia ―San Bartolomé de Pinllo‖.
Objetivos Específicos
Fundamentar teóricamente la bioquímica-clínica y microbiológica, así como la
metodología del análisis físico-químico y microbiológico del agua que es
destinada para el consumo humano en la Parroquia ―San Bartolomé de Pinllo‖.
Analizar los parámetros Físico , Químicos y Microbiológicos requeridos por la
norma técnica ecuatoriana NTE INEN 1 108:2011 (Agua Potable, Requisitos) ;
Color, Olor, Turbiedad, Conductividad, alcalinidad, arsénico ,cianuro, cloro
libre residual, cobre, cromo total ,dureza total, flúor , índice de agresividad,
manganeso ,níquel , nitratos ,nitritos, en las muestras de agua potable que son
consumidas por la población.
Cuantificar coliformes fecales y coliformes totales en las muestras de agua
potable de consumo humano
Identificar los factores que afectan la calidad del agua destinada para el
consumo humano en la Parroquia ―San Bartolomé de Pinllo.
Validar la propuesta mediante el análisis físico-químico y microbiológico del
agua, luego de aplicado el proceso de potabilización propuesto.
IDEA A DEFENDER
Con la implementación de un nuevo proceso de potabilización se mejoraran las
condiciones físico-químicas y microbiológicas del agua que es destinada para el
consumo humano en la Parroquia ―San Bartolomé de Pinllo‖.
6
JUSTIFICACIÓN
El agua es un elemento vital para la existencia humana, de su uso adecuado
depende nuestra salud, alimentación y producción agrícola. El utilizar agua
contaminada en la preparación de alimentos u otras actividades nos podría
producir un gran número de casos de infección.
Para que el agua sea salubre y limpia, es preciso disponer de agua de calidad,
por ello, es preciso un riguroso control desde que es captada en la naturaleza
para ser tratada y distribuida como agua de consumo humano.
La vigilancia de las aguas comienza antes de que sean destinadas a su consumo,
protegiendo zonas específicas y evitando procesos de contaminación. No
obstante, es necesario saber que el agua en la naturaleza siempre contiene
diversas sustancias disueltas; lo cual no significa necesariamente que esté
contaminada.
El agua es un vehículo importante de agentes patógenos causales de
enfermedades diversas en el humano, dentro de los que destacan bacterias como
el Vibrio cholerae, Salmonella typhi, Yersinia enterocolitica, virus como el de la
hepatitis A y de Norwalk, protozoos importantes como Giardia lamblia, Entamoeba
histolytica y Criptosporidium parvum .Amonio, color, conductividad, Escherichia
coli, pH, olor, sabor, turbidez, bacterias coliformes fecales y totales, aluminio,
hierro, Clostridium perfringens, recuento de colonias a 22º C, nitrito, cloro libre
residual, cloro combinado residual.
El presente proyecto de titulación busca dar una alternativa económicamente
barata y amigable con el medio ambiente, con la finalidad de incrementar los
estándares de calidad del agua destinada al consumo humano en poblaciones de
la Parroquia de San Bartolomé de Pinllo de la ciudad de Ambato, evitando así un
sinnúmero de enfermedades infecto contagiosas, procurando el bienestar de la
población y una vida saludable que permita el normal desarrollo evolutivo de sus
habitantes, en especial de los niños, ya que el agua al ser un elemento vital,
7
redunda en las condiciones generales de vida y en el futuro promisorio no solo de
las comunidades rurales sino del país entero
Este proyecto es factible en virtud de que se cuenta con los conocimientos
necesarios, así como los insumos y herramientas necesarias que garanticen la
potabilización del agua destinada al consumo humano, adicionalmente se cuenta
con el apoyo de los moradores de la Parroquia de San Bartolomé de Pinllo.
En cuanto a la factibilidad técnica se cuenta con los equipos para poder realizar el
análisis químico del agua, lo que garantiza que se puede realizar una propuesta
adecuada y que garantice mejorar la salud de la población.
Los beneficiarios de este proyecto constituyen la población de la Parroquia de
San Bartolomé de Pinllo, ya que tendrá agua para consumo con mejores
garantías y menos contaminada gracias a la propuesta de este trabajo de
titulación.
En cuanto a la factibilidad económica este proyecto se realizará con fondos
propios y los costos en los que se incurren no son altos están al alcance de lo
propuesto.
METODOLOGÍA A EMPLEAR
Modalidad
Investigación paradigmática mixta cuali-cuantitativa, debido a que se busca la
comprensión de la calidad del agua destinada al consumo humano a través de un
adecuado análisis de las condiciones físico-químicas y microbiológicas del agua
Cualitativa: Porque se realizara una investigación para resolver los problemas
de contaminación que presenta el agua destinada al consumo humano, con
estándares determinados por el INEM.
8
Cuantitativa: Porque se realizara una encuesta para investigar qué tipo de
problemas se han manifestado en la población debido al consumo del agua en
la Parroquia ―San Bartolomé de Pinllo‖.
Tipo de investigación por su diseño y por su alcance
Longitudinal: Recolectar datos, describir variables y analizar características en
dos instantes de tiempo diferentes, antes y después de aplicar un nuevo
proceso de potabilización del agua.
Correlacional: La investigación relaciona el proceso de potabilización del agua
y su incidencia en la calidad de la misma, determinada mediante el análisis de
las condiciones físico- químicas y microbiológicas del agua destinada al
consumo humano.
Descriptiva: Se realizara el conteo de las unidades formadoras de colonias
bacterianas, obtenido en el estudio de las muestras del agua en dos instantes
de tiempo: antes y después de aplicar un nuevo proceso de potabilización del
agua. Además se determinará valores del color, turbidez, olor y sabor, pH y
temperatura, conductividad, niveles de: Sodio, Potasio, Magnesio, cloruros,
Alcalinidad Total, Dureza Total y Dureza Cálcica
Métodos, técnica e instrumentos
Como métodos del nivel empírico del conocimiento se utilizará:
Observación científica: Problemas de contaminación del agua usada para el
consumo humano en la parroquia, para poder determinar los factores de
contaminación de la misma.
Análisis documental: Análisis de resultados obtenidos en el estudio
microbiológico, para realizar una correlación de resultados del examen
microbiológico con los métodos y técnicas aplicados en la investigación.
9
Como métodos del nivel teórico de conocimiento se hará uso de los análisis:
Histórico-lógico: Se aplicara al marco teórico el cual explicara mediante la
bibliografía la información necesaria que se puede obtener para enriquecer los
conocimientos del investigador sobre el tema a tratar.
Inductivo-deductivo: De acuerdo a la problemática del tema este método es de
gran importancia debido a que mediante el mismo se puede determinar la
problemática existente, es decir la idea a defender y el porqué de la elección
de este tema, así como sus causas y efectos.
Analítico-sintético: De acuerdo a los resultados de las técnicas de
investigación se realizará un análisis de la información obtenida, tanto en las
encuestas como en los análisis físico-químicos y microbiológicos, para
concatenar datos y proponer una solución a la problemática.
Las técnicas y herramientas empleadas en la investigación serán:
Encuesta: Se utilizara un cuestionario dirigido a una muestra de
la PEA para identificar los problemas más recurrentes en la calidad del agua.
Observación: Se utilizara una guía de observación para las pruebas
microbiológicas y de las condiciones físico-químicas del agua destinada al
consumo humano en la parroquia.
Universo de estudio, selección y tamaño de muestra
El cálculo del tamaño de la muestra se realizara con una población N = 2800
(PEA1 de la parroquia ―San Bartolomé de Pinllo) (GAD Ambato, 2013); el 99% de
confianza. Z = 2.58; un valor de desviación estándar α = 0.5, y un límite aceptable
de valor muestra e = 0.05. De acuerdo a estas especificaciones, el tamaño
muestra calculado fue de 338 habitantes.
1 Población económicamente activa
10
ESTRUCTURA DE LA TESIS
Una vez que ha sido estructurada la metodología de investigación, de acuerdo a
las recomendaciones del Manual de Investigación de la Universidad Autónoma
Regional de los Andes, se detalla a continuación la estructura tentativa del trabajo
de investigación:
La introducción, contendrá artículos científicos de diversos autores relacionados
con la potabilización del agua y los análisis físico-químicos y microbiológicos para
asegurar su calidad, así como con los factores de riesgo que pueden darse
durante el proceso de potabilización. Se presentará el problema científico, la idea
a defender, el objeto de la investigación, la línea de investigación, el objetivo
general, los objetivos específicos. También, se describirá la novedad del tema
propuesto, los métodos, técnicas y herramientas metodológicas para sustentar el
análisis a realizarse durante el proceso de investigación.
El Capítulo I contendrá el Marco Teórico Conceptual, la justificación del tema, así
como los fundamentos científicos para la identificación de los procesos de
potabilización y los análisis físico-químicos y microbiológicos para asegurar la
calidad del agua destinada al consumo humano. Finalmente, se presentarán las
conclusiones del capítulo, mediante ideas generales desarrolladas por el autor.
El Capítulo II contendrá el análisis metodológico de las variables que son objeto
de estudio en el proyecto de investigación, y a partir de este análisis se
desarrollará la propuesta descrita en los objetivos de este trabajo de
investigación. Finalmente, se presentarán las conclusiones del capítulo, mediante
ideas generales desarrolladas por el autor.
El Capítulo III, contendrá la propuesta a implementarse por parte del autor, un
proceso de potabilización para asegurar la calidad del agua destinada al consumo
humano, en la Parroquia ―San Bartolomé de Pinllo‖.
Finalmente se desarrollarán las conclusiones y recomendaciones finales del
trabajo realizado, mediante apreciaciones del autor con respecto a la
11
investigación realizada. Se presentará la bibliografía empleada y los anexos
necesarios para sustentar el presente proyecto de investigación.
APORTE TEÓRICO, SIGNIFICACIÓN PRÁCTICA Y NOVEDAD CIENTÍFICA.
Aporte Teórico
La información recopilada, sintetizada y otras obtenidas en diversos estudios
anteriores, servirán como material de consulta y apoyo a futuras investigaciones.
Significación Práctica
Identificación de los procesos de potabilización del agua destinada al consumo
humano, dentro del área de estudio, y de los análisis físico-químicos y
microbiológicos que pueden realizarse para garantizar la calidad de la misma.
Novedad Científica
El estudio realizado pretende dar una base estadística real y dar un punto de vista
crítico sobre proceso de potabilización actual que se está realizando en la
parroquia ―San Bartolomé de Pinllo‖ y las características físico-químicas y
microbiológicas del agua destinada al consumo humano en este sector. Este
estudio nunca ha sido realizado en esta parroquia, lo que servirá de base para
futuros estudios sobre este tema.
12
CAPITULO I
MARCO TEÓRICO
1.1. ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS
Algunos de los productos químicos que la sociedad consume hoy en día algún día
llegarán a los ríos, a los lagos, a las lagunas, y a los mantos acuíferos como tales
o transformados en lixiviados de los basureros.
De los mantos acuíferos y de los ríos o lagos pasarán a beberse, algunos en
cantidades microscópicas pero que pueden ser acumulativas y otros ya
identificables por el sabor.
De hecho esto ya está ocurriendo y es notoria la contaminación, por lixiviados, por
aguas negras, por descargas industriales, en las agua s de los pozos artesianos,
residuos minerales lixiviados, fugas en drenajes de aguas negras, derrames
accidentales, y derrames criminales. También es conocido el arrastre de cianuro
en donde se procesan o se procesaban minera les que contenían oro y que van a
dar a las aguas que eventualmente llegan a lagunas y lagos donde se toma el
agua para beber.
Existen poblaciones que tienen un índice muy elevado de bebés que nacen con
defectos físicos, sin cerebro, con espina bífida. Estos defectos son atribuidos a los
contaminantes que llegan en el agua "potable". Es notorio el caso del Síndrome
de Matamoros (bebés sin cerebro), que ocurrió en Matamoros Tamaulipas, y en
Brownsville Texas.
Los tiempos en que el agua se potabilizaba hirviéndola ya han pasado, puesto
que los microorganismos solo son una parte del problema. La potabilización
incluye el detectar cualquier posible contaminante microbiológico o químico y
aplicar las metodologías para que no se continúe la contaminación. Es decir las
basuras se tienen que procesar y los residuos no reciclables se deben depositar
en basureros debidamente diseñados con impermeabilización y con cobertura de
13
tierra y plantas, y operados para evitar que los lixiviados vayan a parar a los
mantos acuíferos o a los ríos y lagunas de donde se obtiene el agua a potabilizar.
1.2. POTABILIZACIÓN DEL AGUA
De acuerdo con la norma ecuatoriana ―NTE INEN 1108: Agua potable‖ se
denomina agua potable o agua para el consumo humano, al agua que puede ser
consumida sin restricción debido a que, gracias a un proceso de purificación, no
representa un riesgo para la salud. El término se aplica al agua que cumple con
las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales
(INEM, 2014).
De acuerdo con Romero (2009) los tratamientos para potabilizar el agua, se
pueden clasificar de acuerdo con:
Los componentes o impurezas a eliminar.
Parámetros de calidad
Grados de tratamientos de agua
En función de estos factores, se puede realizar una lista de procesos
indispensables para la potabilización del agua en función de sus componentes:
Tabla 1. Procesos unitarios posibles a llevar a cabo en función de los contaminantes presentes
Tipo de Contaminante Operación Unitaria
Sólidos gruesos Desbaste
Partículas coloidales Coagulación +Floculación + Decantación
Sólidos en suspensión Filtración
Materia Orgánica Afino con Carbón Activo
Amoniaco Cloración al Breakpoint
Gérmenes Patógenos Desinfección
Metales no deseados (Fe, Mn) Precipitación por Oxidación
Sólidos disueltos (Cl-, Na+, K+ ) Osmosis Inversa
Fuente: Calidad y tratamiento del Agua - (AWWA, 2002)
14
De acuerdo con Hill (2006) las aguas superficiales susceptibles de ser destinadas
al consumo humano quedan clasificadas, según el grado de tratamiento que
deben incluir para su potabilización, en los 3 grupos siguientes:
TIPO A1: Tratamiento físico simple y desinfección
TIPO A2: Tratamiento físico normal, tratamiento químico y desinfección
TIPO A3: Tratamiento físico y químico intensivo, afino y desinfección (Hill,
2006).
Según la ―Normativa Europea‖ (1988), los tipos de agua se definen por los
siguientes parámetros:
Tabla 2. Principales parámetros de clasificación de tipos de agua
Parámetro Unidad Tipo A1 Tipo A2 Tipo A3
pH - (6.5-8.5) (5.5-9) (5.5-9)
Color Escala Pt 20 100 200
Sólidos en Suspensión mg/l -25 - -
Temperatura °C 25 25 25
Conductividad a 20 °C S/cm -1000 -1000 -1000
Detergentes Lauril Sulfato 0.2 0.2 0.5
Plaguicidas Totales mg/l 0.001 0.0025 0.005
DQO mg/l 02 - - 30
Oxígeno disuelto % Saturación 70 50 30
DBO5 mg/l 02 3 5 7
Coliformes totales 37 °C 100 ml 50 5000 50000
Coliformes fecales 100 ml 20 2000 20000
Fuente: Normativa 98/83. Calidad del Agua 2000 - (EEC, 1998)
Para la AWWA (2002) los procesos indispensables que corresponde cada grado
de tratamiento serán los siguientes:
Tabla 3. Procesos diferenciadores de cada grado de tratamiento
Grado de Tratamiento Composición del Tratamiento Descripción
TIPO A1 Tratamiento Físico simple +
Desinfección Filtración rápida + Desinfección
TIPO A2
Tratamiento Físico normal +
Tratamiento Químico +
Desinfección
Precloración + Coagulación /
Floculación + Decantación +
Filtración + Desinfección
15
Grado de
Tratamiento Composición del Tratamiento Descripción
TIPO A3 Tratamiento Físico y Químico
intensos + Afino + Desinfección
Cloración al Breakpoint +
Coagulación / Floculación +
Decantación + Filtración + Afino
con Carbón Activo + Desinfección
Fuente: Pre-Treatment Field Guide: American Water Works Association - (Pizzi, 2007)
En función de estos tres grados de tratamiento, la OMS (1994) ha definido los
principales procedimientos para la potabilización del agua son:
1) Cloración al Breakpoint: La adición de cloro en el punto inicial tiene dos
funciones: desinfección y oxidación. Con estas dos propiedades contribuimos
a eliminar hierro, manganeso, sulfuros, amoniaco y otras sustancias
reductoras. También reducimos sabores existentes antes de la cloración y la
función que más nos interesa que es la reducción del crecimiento de algas y
otros microorganismos presentes en el agua (OMS, 1994).
2) Coagulación-Floculación: Las impurezas se encuentran en el agua
superficial como materia en suspensión y materia coloidal. Las especies
coloidales incluyen arcilla, sílice, hierro, otros metales y sólidos orgánicos. La
eliminación de una gran proporción de estas impurezas la llevamos a cabo por
sedimentación, basada en simple gravedad, pero algunas de estas impurezas
son demasiado pequeñas para obtener un proceso de eliminación eficiente por
lo tanto, se requeriría invertir mucho tiempo para remover los sólidos
suspendido (OMS, 1994).
3) Decantación: Podemos definir a la decantación como el proceso de
separación de un líquido de sólidos o de un líquido de mayor densidad
mediante el trasiego de la capa superior después de que la materia más
pesada ha sedimentado (OMS, 1994).
4) Filtración: Una vez que se ha decantado el agua para terminar el proceso de
clarificación, se hace pasar por una etapa de filtración, la cual consiste en
hacer pasar el agua que todavía contiene materias en suspensión a través de
16
un medio filtrante que permite el paso del líquido pero no el de las partículas
sólidas, las cuales quedan retenidas en el medio filtrante. De este modo, las
partículas que no han sedimentado en el decantador son retenidas en los
filtros (OMS, 1994).
5) Afino con Carbón Activo: Una vez que el agua ha sido clarificada, pasa a la
adsorción sobre carbón activo, que permitirá la disminución de la materia
orgánica, coloro, olor y sabor presente, por separación, al quedar retenidas en
la superficie del adsorbente. El adsorbente utilizado es carbón activo en forma
granular que se sitúa formando un lecho fijo en una columna de tratamiento, a
través del cual pasa el agua (OMS, 1994).
6) Desinfección: La etapa final del proceso de tratamiento de aguas potables
siempre es la desinfección. En algunos casos en las plantas muy sencillas,
ésta es la única etapa del proceso. Hay tres tipos básicos de desinfección:
Tratamientos físicos, tratamientos químicos y radiación (OMS, 1994).
1.3. CONDICIONES FÍSICO-QUÍMICAS Y MICROBIOLÓGICAS DEL AGUA
POTABLE
En nuestro país la Norma Obligatoria, con respecto al agua destinada al consumo
humano, es la Norma INEN 1108, donde se establecen los requisitos generales
mínimos que debe cumplir un agua que vaya a ser utilizada para cualquier
actividad productiva (INEM, 2014).
Cualquier método de análisis y parámetro que no esté especificado en esta
Norma Ecuatoriana puede ser tomado de alguna Norma Técnica Internacional sin
problema alguno. El objetivo final es sin duda alguna determinar la buena calidad
del agua.
Para realizar un muestreo de cada una de las tomas de agua (terminales de red o
llaves), se siguen algunas instrucciones con el fin de obtener una muestra
representativa cuyos resultados luego del análisis reflejen las condiciones reales
17
que presenta el agua de la cual se quieren conocer sus características
organolépticas, físico – químicas y microbiológicas.
1.3.1. Procedimiento de toma de muestras para la determinación de las
características del agua potable.
De acuerdo con Catalán (2009) el procedimiento para la toma de la muestra
destinada al análisis físico – químico y organoléptico del agua es:
a) Tomar un recipiente plástico, limpio de 2 litros de capacidad y provisto de tapa
que ajuste perfectamente (puede servir un envase de agua embotellada).
b) Si el agua proviene de un sistema de tubos, abrir el grifo de agua y dejarla
correr por unos 30 segundos aproximadamente.
c) Tomar una cantidad de agua y enjuagar el interior de la botella que contendrá
la muestra.
d) Arrojar el agua del primer enjuague.
e) Recoger aproximadamente 2 litros de agua
f) Cerrar bien la botella y llevarla al laboratorio (Catalán Lafuente, 2009).
Para la muestra destinada para análisis microbiológico:
a) Adquirir un frasco estéril de 100 ml.
b) Si el agua proviene de un sistema de tuberías de distribución, se debe abrir el
grifo de agua y dejarla correr por unos 30 segundos aproximadamente.
c) Tomar una cantidad de agua que llene el recipiente.
d) Tapar inmediatamente y sellarlo.
18
e) Refrigerar inmediatamente y llevarlo en estas condiciones al laboratorio para
su análisis (Catalán Lafuente, 2009).
1.3.2. Análisis Físico-Químico del Agua
Según Llaguno (2013) el objetivo del análisis físico – químico del agua es
determinar las condiciones de los siguientes factores:
Color: Está causado por minerales disueltos, tintes disueltos y sustancias
emanadas de las plantas. El color del agua se mide mejor cuando no hay
turbidez ya que ésta lo enmascara.
Turbidez: Se debe a la presencia de partículas en suspensión y es una
medida de la capacidad del agua para dispersarlos.
Olor: Se debe fundamentalmente a la presencia de sustancias orgánicas.
Algunos olores señalan el aumento de la actividad biológica y otros pueden
originarse en la contaminación industrial. El sentido del olfato es tan fino que
descubre pequeñas impurezas o anormalidades en el agua.
Sabor: Usualmente la percepción combinada del olor y sabor se denomina
simplemente ―sabor‖. Solo el agua fresca es agradable al paladar.
Según la Norma INEN 1 108, el agua usada en los procesos productivos debe
presentar ausencia de olor, color, sabor y turbidez (Mayra, 2013).
Técnicas para Análisis Físico – Químico del agua.
Aquí se determinan las cantidades de sustancias presentes, de modo que puede
calificarse como apta o no apta para su utilización al compararla con los
parámetros establecidos.
El análisis físico – Químico comprende también el análisis organoléptico descrito
anteriormente. Para determinar la aptitud para consumo de un agua potable, se
19
requiere de un análisis básico que contempla los siguientes procedimientos
(APHA, 2015):
a) Determinación de pH y temperatura:
Procedimiento: Se usa el método electrométrico mediante el uso del
potenciómetro. Para esto se debe calibrar el aparato siguiendo las instrucciones
del fabricante utilizando las soluciones buffer. Se debe enjuagar siempre con agua
destilada luego de cada lectura. Una vez calibrado el equipo se procede a realizar
la lectura de pH del agua de la muestra que se quiere analizar.
Cálculo: Se realizan mínimo 5 lecturas de pH con sus correspondientes
temperaturas y luego se obtiene el promedio de cada valor (pH y temperatura)
(APHA, 2015).
b) Determinación de la conductividad:
Procedimiento y Cálculo: Colocar unos 50 ml de agua para analizar en un vaso
de precipitados y se realiza la lectura directa mediante la inmersión del
conductímetro electrónico (Aznar, 2012).
c) Determinación de Sodio:
Procedimiento y Cálculo: Encerar con agua destilada el medidor de sodio
teniendo precaución de no tocar la celda de lectura, seguidamente colocar unas
gotas del agua de muestra sobre la celda de lectura con la ayuda de una pipeta
Pasteur. Después de cada lectura lavar la membrana con agua destilada y secar
cuidadosamente con papel absorbente libre de sodio. La lectura es directa y se da
en ppm o mg/l (APHA, 2015).
20
d) Determinación de Potasio:
Procedimiento y Cálculo: Se realiza la misma técnica utilizada para el Sodio,
pero utilizando el medidor de iones K+. Se realiza la lectura directamente en la
pantalla electrónica. Las unidades son ppm o mg/l (Aznar, 2012).
e) Determinación de Alcalinidad Total:
Procedimiento: Tomar 50 ml de agua en un balón aforado, pasar a un
Erlenmeyer, agregar 2 gotas de indicador anaranjado de metilo donde se adquiere
un color amarillo, luego titular con H2SO4 0.02N hasta el primer cambio de color a
anaranjado intenso (APHA, 2015).
Cálculo:
f) Determinación de Dureza Total:
Procedimiento: Tomar 50 ml de agua, añadir unos pocos mg de indicador de
Negro de Eriocromo T y unos 2 ml de la solución Buffer (pH=10), si existe dureza
el agua adquiere un color rosado. Luego titular con EDTA 0.01M hasta coloración
azul (APHA, 2015).
Cálculo:
g) Determinación de Dureza Cálcica:
21
Procedimiento: Medir 50 ml del agua, añadir 2 ml de NaOH al 1% y luego unos
pocos mg de indicador Murexida. Titular con EDTA 0.01M hasta cambio de color
rosado a violeta (APHA, 2015).
Cálculo:
h) Determinación de Magnesio:
i) Determinación de Cloruros:
Procedimiento: Medir 50 ml de agua y añadir 1ml de K2CrO4 al 5%, el agua
adquiere una coloración amarilla y luego titular con AgNO3 0.014N hasta una
ligera coloración parda. Si el pH es menor a 7 se debe añadir un gramo de
bicarbonato de sodio antes de la titulación (APHA, 2015).
Cálculo:
22
Análisis microbiológico del agua potable
Para la OMS (2006) la evaluación rutinaria del agua en busca de
microorganismos patógenos, como Salmonella spp. y Shigella spp. puede ser
difícil de realizar ya que el número de estas bacterias es relativamente escaso,
por lo que se tiene que recurrir a pruebas bacteriológicas del agua potable que
demuestren la presencia de ―microorganismos indicadores‖ que siempre estén
presentes en materia fecal, fácil de demostrar y que sirva de guía para conocer el
grado de contaminación fecal (OMS, 2006).
El grupo Coliforme ha sido adoptado como el indicador de contaminación fecal
más digno de confianza. El microorganismo indicador más comúnmente utilizado
es Escherichia coli, considerando la OMS preferible emplear la expresión
―Coliforme fecal‖ que comprende un número ligeramente mayor de variedades,
todas ellas de claro origen fecal e indicadores de contaminación fecal reciente
(OMS, 2006).
Para Tortora y colaboradores (2007) determinar si la muestra analizada es apta
para el consumo humano se lo hace usando la técnica más común, que es el
recuento en placa de bacterias heterotróficas y la técnica del NMP2 usando tubos
múltiples para coliformes en muestras de agua potable. Los materiales para
aplicar este procedimiento son:
Muestras de agua potable de diferente origen (grifo, purificada y embotellada,
cisterna u otro)
Frascos Shott de 500 mL. estéril y con Tiosulfato de sodio al 3%.
3 tubos de ensayo conteniendo c/u 9 ml de agua de dilución estéril
6 tubos de 20 x 180 mm conteniendo c/u 15-20 ml de agar Plate count estéril,
mantenidos a 45-47 ºC en baño maría
5 tubos de 20 x 180 mm con campana de Durham, conteniendo 10 ml de caldo
lauril triptosa de doble concentración.
2 Método del Número Más Probable por tubos múltiples
23
10 tubos de 18 x 150 mm con campana de Durham, conteniendo 10 ml de
caldo lauril triptosa de simple concentración
10 tubos de 18 x 150 mm con campana de Durham, conteniendo 10 ml de
caldo Lactosa bilis verde brillante de concentración sencilla.
10 tubos de 18 x150 mm con campana de Durham, conteniendo 10 ml de
caldo E.C. (Escherichia coli) de simple concentración.
6 cajas Petri estériles
Gradillas para tubos de 18 x 150 mm y de 20 x 180 mm
Pipetas estériles de 10 ml y de 1 ml graduadas en décimas, estériles.
Mechero Bunsen
Asa bacteriológica
Agitador de tubos Vortex
Contador de colonias Quebec.
Incubadora a 35ºC.
Baño maría para contenidos fecales a temperatura constante de 44,5 ºC
(Tortora, Funke, & Case, 2007).
a) Recuento en placa de bacterias heterotróficas
MacFaddin (2003) determina que su análisis debe comenzar antes de que hayan
transcurrido 6 horas desde el momento de la toma de muestras. En circunstancias
excepcionales, las muestras pueden conservarse a una temperatura de 4ºC
durante un periodo máximo de 24 horas antes de su análisis (MacFaddin, 2003).
1) Homogeneizar agitando un número no menor de 25 veces, inclinando el frasco
y formando un ángulo de aproximadamente 45° entre el brazo y el antebrazo.
2) Recuento de bacterias heterotróficas:
Realizar diluciones decimales de la muestra de agua, hasta la dilución 10-
3. Depositar 1ml de cada dilución en cada placa Petri, por duplicado.
Verter 15-20 ml del medio agar Plate count contenido en tubos en cada
placa y homogeneizar cada caja mediante movimientos de translación y
rotación en una superficie plana aproximadamente 1 minuto evitando que
24
se mojen la tapa y los costados de la caja, de esta manera el agua y el
agar son mezclados íntimamente.
Dejar solidificar (5-10 min), invertir las placas y colocarlas en la estufa a
37ºC (+/-1ºC), incubar durante24- 48h. Si se desea conocer la flora
bacteriana total de la muestra, se emplean placas con medio agar extracto
de levadura y las condiciones serán: 22ºC durante 72 horas.
Transcurrido el tiempo de incubación contar las colonias que se han
desarrollado en cada una de las placas, usando una cuenta colonias para
efecto de facilitar la lectura. Seleccionar las placas que contengan entre 30
y 300 colonias y descartar las otras.
Si la cantidad de agua sembrada ha sido de 1ml la expresión del resultado
es directa. Si la cantidad de agua sembrada ha sido de 0.1 ml, el número
de colonias contadas habrá de dividirse por el volumen de muestra
sembrada, es decir, por 0.1, para obtener el número de colonias por
mililitro.
Los resultados se expresarán así:
Número de bacterias mesófilas aerobias: ( ) ufc/ml
b) Numeración de Coliformes por el Método del Número Más Probable por
tubos múltiples
Cappuccino y Sherman (2005) define que la técnica del NMP comprende siempre
una prueba presuntiva y otra confirmativa. Se sembrará 10, 1 y 0,1 ml de la
muestra, en tres series de 5 tubos cada una.
1) Prueba presuntiva
Inocular la primera serie de tubos con caldo Lauril triptosa a doble
concentración con 10 mililitros de muestra. A continuación, inocular un
mililitro de muestra en cada uno de los 5 tubos correspondientes a la
siguiente serie. Finalmente sembrar 0,1 mililitros de la muestra en cada uno
de los 5 tubos.
25
Después de la inoculación de todos los volúmenes de muestra, agitar la
gradilla con los tubos inoculados. Hacerlo en forma horizontal y evitando
que el medio sembrado llegue a la tapa de los tubos.
Después de la incubación a 35 ± 0,5 °C por 24 ± 3 horas, retirar los tubos
de la incubadora para efectuar la primera lectura de los resultados. Agitar
suavemente cada tubo y examinar la producción de gas. Retirar los tubos
con resultado positivo (producción de gas, retenida en el tubo Durham; no
es importante la cantidad de gas) y anotar los resultados.
Devolver a la incubadora (35 ± 0,5 °C) todos los tubos con resultados
negativos, por un periodo adicional de 24 ± 1 hora. La segunda lectura (a
las 48 ± 3 horas) será hecha en las mismas condiciones, después de esta
última lectura. Los tubos con resultado positivo serán separados para
continuar la marcha analítica y los que resulten negativos serán
descartados.
Si el total de tubos son NEGATIVOS: El examen se da por terminado,
reportando la AUSENCIA DE COLIFORMES TOTALES Y FECALES en la
muestra analizada (Cappuccino & Sherman, 2005).
2) Prueba confirmativa
Para Madigan y Martinko (2006) la prueba confirmativa abarca dos factores:
Prueba confirmativa para Coliformes totales. Todos los tubos positivos de
la prueba presuntiva son confirmados.
Agitar cada tubo positivo de la prueba presuntiva con un asa de siembra
estéril para homogeneizar e inocular con tres asadas tubos conteniendo 10
mililitros de caldo verde brillante lactosa bilis 2% (CLVBB 2%)
correspondiente. Evitar tomar la película superficial (Madigan & Martinko,
2006).
26
Prueba confirmativa para coliformes termotolerantes
La prueba confirmativa para coliformes termotolerantes se realizará
sembrando 3 azadas de todos los tubos positivos de la prueba
presuntiva en tubos conteniendo 10 mililitros de caldo E.C.
La siembra para la confirmación de coliformes totales y termotolerantes
puede hacerse en forma paralela. Después de la siembra, agitar la
gradilla con los tubos inoculados. Hacerlo en forma horizontal y
evitando que el medio sembrado llegue a la tapa de los tubos.
Incubar los tubos de caldo verde brillante lactosa bilis 2% sembrados a
35 ± 0,5 °C durante 24 ± 3 horas.
Después de la incubación, retirar los tubos para efectuar la primera
lectura. Agitar suavemente cada tubo y examinar la producción de gas.
Retirar los tubos con resultado positivo (producción de gas en el tubo
Durham; no es importante la cantidad de gas) y anotar los resultados.
Volver a incubar los tubos negativos a 35 ± 0,5 °C durante 24 ± 1 horas
y repetir el procedimiento de lectura. Anotar los resultados.
Incubar todos los tubos de caldo EC inoculados (no más de 30 minutos
después de la inoculación) en baño María a 44,5 ± 0,2 °C durante 24 ± 2
horas.
Proceder a la lectura considerando como resultado positivo para la
prueba todos los tubos que presentaron formación de gas en el tubo
Durham.
Con los datos obtenidos en la prueba confirmativa, calcular el NMP de
coliformes totales y termotolerantes
Para este cálculo, se seleccionan los tubos con resultados positivos en
las pruebas confirmativas de coliformes totales y termotolerantes,
obtenidos en las tres series consecutivas inoculadas. Con los tubos
27
positivos de cada serie se forma una combinación de números (también
denominada código), que corresponde a un valor de Número Más
Probable de coliformes (Madigan & Martinko, 2006).
Madigan y Martinko (2006) recomienda que los resultados de estas pruebas se
presenten de la siguiente forma:
NMP de coliformes totales: ( )/100 ml
NMP de coliformes fecales: ( )/100 ml
Recuento de Mohos y Levaduras
Este análisis permite detectar la cantidad de mohos y levaduras de la muestra y
dependiendo del origen de la misma se tomará la decisión de aceptación o
rechazo de la muestra. El contaje se realiza en Sabouround Dextrosa Agar con
adición de un antibiótico para inhibir el crecimiento bacteriano en la caja Petri. Se
utiliza la técnica de vertido en placa y se incuba de 3 a 5 días de 20 a 24 C
(APHA, 2015).
1.4. VALORACIÓN CRÍTICA DE LAS POSICIONES TEÓRICAS DEL OBJETO
DE LA INVESTIGACIÓN
El agua es el líquido que más sustancias disuelve por eso se le conoce como el
"disolvente universal", esta propiedad se debe a su capacidad para formar
puentes de hidrógeno con otras sustancias ya que éstas se disuelven cuando
interaccionan con las moléculas polares del agua.
Según la norma oficial NTE INEN 1108 de Salud ambiental, el agua para uso y
consumo humano los límites permisibles de calidad y tratamiento a que debe
someterse el agua para su potabilización, el agua no debe contener
contaminantes químicos o agentes infecciosos que afecten a la salud humana.
28
Es necesario evaluar el efecto o daño a la salud humana de los contaminantes
para rechazar la fuente de agua, particularmente para el sistema de
abastecimiento de comunidades pequeñas donde la elección de otra fuente de
abastecimiento y las oportunidades de tratamiento son limitadas.
El avance de la actividad humana precisa manipular el agua para numerosos
fines, entre los que sobresalen por su importancia para el ser humano, los usos
potables de la misma. Así, el hombre se sirve del agua presente en la naturaleza
para consumirla y utilizarla, pero es indudable que debido a ciertas características
químicas, físicas y biológicas de este líquido, no puede ser utilizado de forma
directa, y es por eso que requiere una serie de tratamientos que supriman
aquellas partículas o sustancias perjudiciales.
A partir de lo anterior es notable destacar la gran trascendencia que tiene la
potabilidad del agua, puesto que agua en mal estado o sencillamente con
sustancias nocivas para el hombre, puede ocasionar, como es común en los
países subdesarrollados, enfermedades tales como la difteria.
1.5. CONCLUSIONES PARCIALES DEL CAPÍTULO
La potabilización del agua tiene por objeto provocar los cambios físicos, químicos
y biológicos que conviertan al agua, de estado natural a condiciones potables; es
decir, en condiciones de uso y consumo. La presencia de infinidad de
microorganismos en las aguas, hace necesario un proceso de desinfección.
Por norma, el agua potable, o también conocida como agua para uso y consumo
humano, se refiere al agua que no contiene contaminantes objetables, químicos o
agentes infecciosos y que no causa efectos nocivos para la salud.
En el agua existen millones de microorganismos y sustancias que, de no
eliminarse, contaminarían el producto fácilmente.
29
Cuando las características biológicas, físicas y químicas exceden los límites
permisibles de la norma es posible llevar a cabo tratamientos específicos para
convertirla en agua potable.
Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua. Cada una de éstas emplea
diferentes etapas del proceso de potabilización para alcanzar bajas condiciones
de riesgo. El agua puede recibir diferentes tratamientos, dependiendo del
contaminante que se desee eliminar.
30
CAPITULO II
MARCO METODOLÓGICO Y PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA
2.1. CARACTERIZACIÓN DEL SECTOR DE LA INVESTIGACIÓN
En el año de 1951, luego de haber pasado las penurias del terremoto de Ambato,
empieza el periplo de búsqueda de una fuente que resuelva el problema de la
falta de agua, y es así que ubican las vertientes de Quillalli, ubicadas a la margen
derecha de la quebrada de este nombre, en el sector hoy conocido como Ficoa el
sueño.
Luego de la incansable lucha, empieza la proeza de traer el agua a la parroquia,
para la que tuvieron que instalar tubería de hormigón de un metro de longitud por
15 centímetros de diámetro desde la vertiente, venciendo un paso aéreo de la
quebrada Quillalli para continuar con el recorrido de 5 kilómetros hasta llegar a la
parroquia, el punto principal de la mirada y la angustia de la gente.
En el año de 1959 empieza el uso, con la instalación de tanques y llaves
comunitarias en varios lugares estratégicos de la parroquia, para luego iniciar las
instalaciones domiciliarias en forma muy lenta en base a las mingas.
Al comienzo esta construcción sirvió para solventar las necesidades elementales
y prioritarias de la comunidad, pero en pocos años se empezó a sentir las
deficiencias de la calidad de los materiales, como es el caso de que las raíces de
los árboles ingresaban a los tubos provocando verdaderos corchos que
interrumpían el paso del agua, constituyendo en los posterior un conducto con
muchos orificios por donde se realizaban los controles, lo que hacía que la calidad
de las aguas no sean garantizadas por el riesgo de contaminación que podía
provocarse.
La primera etapa de correcciones en forma inmediata, fue el cambio de las
tuberías de cemento por tubería de variados materiales como hierro fundido,
31
hierro galvanizado, PVC, polietileno y asbesto cemento, en diámetros de 3 y 4
pulgadas, trabajos que culminaron en el año de 1965.
El consumo de agua potable es de suma importancia para conllevar una vida
saludable, La Parroquia de San Bartolomé de Pinllo cuenta con varias vertientes
de agua lo que conlleva a que lleve una administración de agua potable exclusiva
para la parroquia desde el año de 1954.
El trabajo de investigación es la implementación de un proceso de potabilización
del agua la cual es servida por el comité Pro-mejoras de la Parroquia de San
Bartolomé de Pinllo a todos los habitantes de la parroquia y poblaciones
aledañas. San Bartolomé de Pinllo es una parroquia urbana que está ubicada al
noroccidente aproximadamente a 7km del centro del Cantón Ambato en la
provincia de Tungurahua
La parroquia de San Bartolomé de Pinllo tiene agua potable, desde 1954. Esta
administración y potabilización se lleva a cargo por el comité pro mejoras de la
Parroquia y su uso es exclusivo para la población y sus alrededores ,cabe resaltar
que el control de la calidad esta deslindada de la potabilización de agua para la
las demás parroquias ya que el agua que llega a la mayoría de los hogares está a
cargo de la EMAPA , Por ende es importante determinar la calidad de agua que
se está consumiendo para con ello prevenir enfermedades, determinando si esta
apta para el consumo doméstico de la población.
2.2. PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO PARA EL DESARROLLO DE LA
INVESTIGACIÓN
2.2.1. Población y Muestra
El cálculo del tamaño de la muestra se realizara con una población N = 2800
(PEA de la parroquia ―San Bartolomé de Pinllo) (GAD Ambato, 2013); el 99% de
confianza. Z = 2.58; un valor de desviación estándar α = 0.5, y un límite aceptable
de valor muestra e = 0.05. De acuerdo a estas especificaciones, el tamaño
muestra calculado fue de 338 habitantes.
32
2.2.2. Métodos Técnicos e Instrumentos
Como métodos del nivel empírico del conocimiento se utilizará:
Observación científica: Problemas de contaminación del agua usada para el
consumo humano en la parroquia, para poder determinar los factores de
contaminación de la misma.
Análisis documental: Análisis de resultados obtenidos en el estudio
microbiológico, para realizar una correlación de resultados del examen
microbiológico con los métodos y técnicas aplicados en la investigación.
Como métodos del nivel teórico de conocimiento se hará uso de los análisis:
Histórico-lógico: Se aplicara al marco teórico el cual explicara mediante la
bibliografía la información necesaria que se puede obtener para enriquecer los
conocimientos del investigador sobre el tema a tratar.
Inductivo-deductivo: De acuerdo a la problemática del tema este método es de
gran importancia debido a que mediante el mismo se puede determinar la
problemática existente, es decir la idea a defender y el porqué de la elección
de este tema, así como sus causas y efectos.
Analítico-sintético: De acuerdo a los resultados de las técnicas de
investigación se realizará un análisis de la información obtenida, tanto en las
encuestas como en los análisis físico-químicos y microbiológicos, para
concatenar datos y proponer una solución a la problemática.
Las técnicas y herramientas empleadas en la investigación serán:
Encuesta: Se utilizara un cuestionario dirigido a una muestra de la PEA para
identificar los problemas más recurrentes en la calidad del agua.
Observación: Se utilizara una guía de observación para las pruebas
microbiológicas y de las condiciones físico-químicas del agua destinada al
consumo humano en la parroquia.
33
2.1. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA
INVESTIGACIÓN
2.1.1. Análisis de la encuesta aplicada a la población de San Bartolomé de
Pinllo.
¿Ha notado algún problema en el agua que usa para el consumo humano en
la Parroquia?
Tabla 4. Problemas en el agua
CATEGORÍA FRECUENCIA PORCENTAJE
SÍ 219 65 %
NO 119 35 %
TOTAL 338 100%
Ilustración N° 1. Problemas en el agua Fuente: Encuesta
Elaborado por: Rolando Padilla
El 65% de los encuestados considera que el agua que consume en su sector
presenta problemas, mientras que el 35% opina lo contrario. El problema de la
insuficiencia de agua potable no se debe solamente a la escasez de fuentes
de suministro en el mundo sino también a los problemas de administración y
distribución de los recursos hídricos. Estos problemas con frecuencia tienen
sus orígenes en los asuntos políticos, sociales y económicos — pero sí tienen
solución.
Fuente: Encuesta
Elaborado por: Rolando Padilla
34
¿Cuál es el factor en el que ha notado el problema?
Tabla 5. Factores
CATEGORÍA FRECUENCIA PORCENTAJE
COLOR 68 20 %
TURBIEDAD 7 2 %
OLOR 10 3 %
SABOR 135 40 %
NINGUNA 118 35 %
TOTAL 338 100%
20% 2%
3%
40%
35%COLOR
TURBIEDAD
OLOR
SABOR
NINGUNA
Ilustración N° 2. Factores
Fuente: Encuesta Elaborado por: Rolando Padilla
La población encuestada en un 40% manifiesta que uno de los factores que
perciben es el sabor, seguido del 20% en el color, 3% perciben un olor
diferente y el 2% consideran que existe cierta turbiedad, pero el 35% no
percibe ningún problema.
Fuente: Encuesta
Elaborado por: Rolando Padilla
35
¿De acuerdo a su criterio a que se debe este problema?
Tabla 6. Causas del problema
CATEGORÍA FRECUENCIA PORCENTAJE
POTABILIZACIÓN 135 40 %
TUBERÍAS OBSOLETAS 68 20 %
CONTAMINACIÓN 17 5 %
NINGUNA 118 35 %
TOTAL 338 100%
Fuente: Encuesta Elaborado por: Rolando Padilla
Ilustración N° 3. Causas de los problemas Fuente: Encuesta
Elaborado por: Rolando Padilla
La población encuestada cree que problema sobre todo está en la
potabilización esto consideran el 40%, mientras que el 20% opinan que puede
ser ls tuberías obsoletas y el 5% por su contaminación.
Los contaminantes son sustancias que vuelven al agua no apta para el
consumo. Algunos contaminantes se pueden identificar fácilmente mediante la
evaluación del sabor, del olor y de la turbidez del agua. Sin embargo, la
mayoría no se puede detectar fácilmente y es necesario realizar pruebas para
determinar si el agua está contaminada o no. Si no se verifica, los
contaminantes pueden causar una amplia gama de enfermedades vinculadas
con el agua que ocasionan terribles daños en la salud de los seres humanos.
36
¿Consume agua directamente de la llave de distribución?
Tabla 7. Consume agua directamente
CATEGORÍA FRECUENCIA PORCENTAJE
SÍ 287 85 %
NO 51 15 %
TOTAL 338 100%
Fuente: Encuesta Elaborado por: Rolando Padilla
Ilustración N° 4. Consume agua directamente Fuente: Encuesta
Elaborado por: Rolando Padilla
El 85% de la población consume agua directamente de la llave de distribución,
y apenas el 15% no lo hace.
Adicionalmente, la contaminación causada por los efluentes domésticos e
industriales, la deforestación y las prácticas del uso del suelo, está reduciendo
notablemente la disponibilidad de agua utilizable. En la actualidad, una cuarta
parte de la población mundial, es decir, mil quinientos millones de personas,
que principalmente habitan en los PED (Países en Desarrollo) sufren escasez
severa de agua limpia, lo que ocasiona que en el mundo haya más de diez
millones de muertes al año producto de enfermedades hídricas.
37
¿Le han detectado problemas de salud por el agua que consume?
Tabla 8. Problemas de salud
CATEGORÍA FRECUENCIA PORCENTAJE
SÍ 7 2 %
NO 331 98 %
TOTAL 338 100%
Fuente: Encuesta Elaborado por: Rolando Padilla
Ilustración N° 5. Problemas de salud Elaborado por: Rolando Padilla
A pesar de lo expuesto anteriormente la población encuestada manifiesta no
haber presentado problemas de salud en un 85%, mientras que 2% opina lo
contrario
38
2.1.2. Análisis Físico – Químico del agua
3. MUESTRA DE CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LA PARROQUIA SAN BARTOLOMÉ DE PINLLO
ANALISIS FÍSICO-QUÍMICO ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO
PARÁMETRO ESTÁNDAR MUESTRA RESULTADO PARÁMETRO ESTÁNDAR MUESTRA RESULTADO
Color,olor,sabor Ausencia Ausencia Cumple
COLIFORMES TOTALES
3000 NPM/100ML 14
NPM/100ML Cumple
Turbiedad 100 NTU <0,64 NTU Cumple
COLIFORMES FECALES
600NMP/100ML < 1
NPM/100ML Cumple
Ph 6,5-8,5 7,46 Cumple Arsénico .as < 0,01 mg/ml 0 mg/L Cumple Cianuro.cn 0,0 mg/ml 0 mg/L Cumple Cloro.cl 0,3-0,5mg/L 0,35 mg/L Cumple Cobre. Cu 0,1mg/L 0 mg/L Cumple Cromo.cr 0,05mg/L 0,04 mg/L Cumple Dureza total 300mg/L 230 mg/L Cumple Flúor .Fl 1,5mg/L 1 mg/L Cumple Dureza total de
carbonatos 0-12.80 Dureza 14,6 0 mg/L
No cumple Manganeso.Mn 0,1mg/L 0 mg/L Cumple Niquel.Ni 0,02mg/L 0,01 mg/L Cumple Nitratos.NO3 10,0mg/L <2,3 mg/L Cumple Nitritos.NO2 1,0mg/l 0,03 mg/L Cumple
Fosfatos.PO3-4 0,7mg/L 0,75 mg/L No cumple
39
MUESTRA ACTUAL DE CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LA PARROQUIA SAN BARTOLOMÉ DE PINLLO
ANALISIS FISICO-QUIMICO ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO
PARÁMETRO ESTÁNDAR MUESTRA RESULTADO PARÁMETRO ESTÁNDAR MUESTRA RESULTADO
Color,olor,sabor Ausencia Ausencia Cumple Coliformes totales
3000 NPM/100ML 13
NPM/100ML Cumple
Turbiedad 100 NTU <0,44 NTU Cumple Coliformes fecales
600NMP/100ML < 1
NPM/100ML Cumple
Ph 6,5-8,5 7,01 Cumple Arsénico .As < 0,01 mg/ml 0 mg/L Cumple Cianuro.Cn 0,0 mg/ml 0 mg/L Cumple Cloro.Cl 0,3-0,5mg/L 0,30mg/L Cumple Cobre.Cu 0,1mg/L 0 mg/L Cumple Cromo.Cr 0,05mg/L 0,05mg/l Cumple Dureza total 300mg/L 250mg/L Cumple Flúor .Fl 1,5mg/L 0,5 mg/L Cumple Dureza total de
carbonatos 0-12.80 Dureza
11,800 mg/L Cumple
Manganeso.Mn 0,1mg/L 0 mg/L Cumple Niquel.Ni 0,02mg/L 0,01 mg/L Cumple Nitratos.NO3 10,0mg/L < 2,3 mg/L Cumple Nitritos.NO2 1,0mg/l 0,03 mg/L Cumple Fosfatos.PO3-4 0,7mg/L 0,65mg/L Cumple
40
3.1. PROPUESTA DEL INVESTIGADOR
En relación del nivel de contaminación que se observa anteriormente, es
necesario que se realiza una propuesta orientada a la potabilización de la
misma.
3.2. CONCLUSIONES PARCIALES DEL CAPÍTULO
Se observa un nivel bajo de contaminación del agua, por lo que se requiere se
organice un proceso de potabilización del agua que garantice el consumo de la
misma.
Existen diferentes estrategias y/o procesos de potabilización por lo que garantiza
contar con agua para el consumo humano.
41
CAPITULO III
MARCO PROPOSITIVO
3.1. Desarrollo de la propuesta
FILTRACIÓN LENTA
La filtración lenta en arena (FLA) es el sistema de tratamiento de agua más
antiguo del mundo.
Copia el proceso de purificación que se produce en la naturaleza cuando el agua
de lluvia atraviesa los estratos de la corteza terrestre y forma los acuíferos o ríos
subterráneos. El filtro lento se utiliza
Principalmente para eliminar la turbiedad del agua, pero si se diseña y opera
convenientemente puede ser considerado como un sistema de desinfección del
agua.
La Filtración lenta consiste en un conjunto de procesos físicos y biológicos que
destruye los microorganismos patógenos del agua. Ello constituye una tecnología
limpia que purifica el agua sin crear una fuente adicional de contaminación para el
ambiente.
Básicamente, un filtro lento consta de una caja o tanque que contiene una capa
sobrenadante del agua que se va a desinfectar, un lecho filtrante de arena,
drenajes y un juego de dispositivos de regulación y control.
Propiedades y descripción de la desinfección mediante filtración lenta
El filtro lento se caracteriza por ser un sistema sencillo, limpio y a la vez eficiente
para el tratamiento de agua. Su simplicidad y bajo costo de operación y
mantenimiento lo convierte en un sistema ideal para zonas rurales y pequeñas
comunidades.
42
Dispositivos de regulación y control.
La filtración lenta, como se ha mencionado, es un proceso que se desarrolla en
forma natural, sin la aplicación de ninguna sustancia química, pero requiere un
buen diseño, así como una apropiada operación y cuidadoso mantenimiento para
no afectar el mecanismo biológico del filtro ni reducir la eficiencia de remoción
microbiológica.
Huisman & Wood describieron en 1974 el método de desinfección por medio de la
filtración lenta, como la circulación del agua cruda a baja velocidad a través de un
manto poroso de arena.
Durante el proceso, las impurezas entran en contacto con la superficie de las
partículas del medio filtrante y son retenidas, desarrollándose adicionalmente
procesos de degradación química y biológica que reducen la materia retenida a
formas más simples, las cuales son llevadas en solución o permanecen como
material inerte hasta un subsecuente retiro o limpieza.
El agua cruda que ingresa a la unidad permanece sobre el medio filtrante tres a
doce horas, dependiendo de las velocidades de filtración adoptadas. En ese
tiempo, las partículas más pesadas que se encuentran en suspensión se
sedimentan y las partículas más ligeras se pueden aglutinar, lo que facilita su
remoción posterior. Durante el día, bajo la influencia de la luz solar, se produce el
crecimiento de algas, las cuales absorben bióxido de carbono, nitratos, fosfatos y
otros nutrientes del agua para formar material celular y oxígeno. El oxígeno así
formado se disuelve en el agua, entra en reacción química con las impurezas
orgánicas y hace que éstas sean más asimilables por los microorganismos.
43
En la superficie del medio filtrante se forma una capa constituida por material de
origen orgánico, conocida con el nombre de ―schmutzdecke‖ o ―piel de filtro‖, a
través de la cual tiene que pasar el agua antes de llegar al propio medio filtrante.
El schmutzdecke o capa biológica está formado principalmente por algas y otras
numerosas formas de vida, como plankton, diatomeas, protozoarios, rotíferas y
bacterias. La acción intensiva de estos microorganismos atrapa, digiere y degrada
la materia orgánica contenida en el agua. Las algas muertas, así como las
bacterias vivas del agua cruda son también consumidas en este proceso. Al
mismo tiempo que se degradan los compuestos nitrogenados se oxigena el
nitrógeno. También se remueve algo de color y una considerable proporción de
partículas inertes en suspensión es retenida por cernido.
Una vez que el agua pasa a través del schmutzdecke, entra al lecho filtrante y es
forzada a atravesarlo en un proceso que normalmente toma varias horas y en el
que se desarrollan diversos procesos físicos y biológicos que constituyen el
proceso final de purificación.
Mecanismos de la desinfección mediante filtración lenta
Estos mecanismos son muy importantes, dado que permiten la concentración y
adherencia de las partículas orgánicas al lecho biológico para su biodegradación.
A continuación se describe brevemente la función de cada uno de los
mecanismos físicos o de remoción que se producen en la filtración lenta, así como
el mecanismo biológico responsable de la desinfección.
Mecanismos de transporte
Esta etapa de remoción básicamente hidráulica ilustra los mecanismos mediante
los cuales ocurre la colisión entre las partículas y los granos de arena. Estos
mecanismos son: cernido, intercepción, sedimentación, difusión y flujo intersticial.
44
Cernido: En este mecanismo, las partículas de mayor tamaño que los intersticios
del material filtrante son atrapadas y retenidas en la superficie del medio filtrante.
Intercepción: Mediante este mecanismo las partículas pueden colisionar con los
granos de arena.
Sedimentación: Este mecanismo permite que las partículas sean atraídas por la
fuerza de gravedad hacia los granos de arena, lo que provoca su colisión. Este
fenómeno se incrementa apreciablemente por la acción de fuerzas electrostáticas
y de atracción de masas.
Difusión: Se produce cuando la trayectoria de la partícula es modificada por
micro variaciones de energía térmica en el agua y los gases disueltos en ella, lo
cual puede provocar su colisión con un grano de arena.
Flujo intersticial: Este mecanismo se refiere a las colisiones entre partículas
debido a la unión y bifurcación de líneas de flujo que devienen de la tortuosidad
de los intersticios del medio filtrante. Este cambio continuo de dirección del flujo
crea mayor oportunidad de colisión.
Mecanismos de transporte
45
Mecanismo de adherencia
Este mecanismo es el que permite remover las partículas que, mediante los
mecanismos arriba descritos, han colisionado con los granos de arena del medio
filtrante. La propiedad adherente de los granos de arena es proporcionada por la
acción de fuerzas eléctricas, acciones químicas y atracción de masas así como
por película biológica que crece sobre ellos, y en la que se produce la
depredación de los microorganismos patógenos por organismos de mayor tamaño
tales como los protozoarios y rotíferas.
Mecanismo biológico de la desinfección
Como se indicó anteriormente, la remoción total de partículas en este proceso se
debe al efecto conjunto del mecanismo de adherencia y el mecanismo biológico.
Es necesario que para que el filtro opere como un verdadero ―sistema de
desinfección‖ se haya producido un schmutzdecke vigoroso y en cantidad
suficiente. Solo cuando se ha llegado a ese punto, el FLA podrá operar
correctamente. Entonces se dice que el filtro (o el manto) ―está maduro‖.
Al iniciarse el proceso, las bacterias depredadoras o benéficas transportadas por
el agua utilizan como fuente de alimentación el depósito de materia orgánica y
pueden multiplicarse en forma selectiva, lo que contribuye a la formación de la
película biológica del filtro. Estas bacterias oxidan la materia orgánica para
obtener la energía que necesitan para su metabolismo (desasimilación) y
convierten parte de ésta en material necesario para su crecimiento (asimilación).
Así, las sustancias y materia orgánica muerta se convierten en materia viva. Los
productos de la desasimilación son llevados por el agua a profundidades mayores
y son utilizados por otros organismos.
46
El contenido bacteriológico está limitado por el contenido de materia orgánica en
el agua cruda y es acompañado de un fenómeno de mortalidad concomitante,
durante el cual se libera materia orgánica para ser utilizada por las bacterias de
las capas más profundas y así sucesivamente.
De este modo, la materia orgánica degradable presente en el agua cruda se
descompone gradualmente en agua, dióxido de carbono y sales relativamente
inocuas, como sulfatos, nitratos y fosfatos (proceso de mineralización), los cuales
son descargados en el efluente de los filtros.
La actividad bacteriológica descrita es más pronunciada en la parte superior del
lecho filtrante y decrece gradualmente con la profundidad y la disponibilidad de
alimento. Cuando se limpian las capas superiores del filtro se remueven las
bacterias, siendo necesario un nuevo período de maduración del filtro hasta que
se logre desarrollar la actividad bacteriológica necesaria. A partir de 0,30 a 0,50 m
de profundidad, la actividad bacteriológica disminuye o se anula (dependiendo de
la velocidad de filtración); en cambio, se producen reacciones bioquímicas que
convierten a los productos de degradación microbiológica (como aminoácidos) en
amoníaco y a los nitritos en nitratos (nitrificación).
La maduración de un Filtración lenta puede demorar de dos a cuatro semanas.
Subproductos de la desinfección mediante filtración lenta
Los subproductos del proceso de filtración lenta son sustancias naturales de
degradación biológica sin ningún riesgo para la salud, ya que el proceso no
requiere sustancias químicas que reaccionen con la materia disuelta en el agua.
En tal sentido, los subproductos de la filtración lenta son dióxido de carbono y
sales relativamente inocuas.
47
Equipos e infraestructura
Dada la sencillez de la filtración lenta, solo se requiere un equipo de bombeo
cuando es necesario elevar la carga hidráulica para que el agua llegue hasta el
filtro. Por otro lado, la calidad del agua cruda determina el uso de otras
instalaciones adicionales al filtro lento a fin de adecuar la calidad del agua cruda a
las condiciones de operación del filtro.
El parámetro de diseño más importante en un Filtración lenta es la velocidad de
filtración (Vf).
Criterios de selección de los procesos en función de la calidad de la fuente
La misma debe tener un valor en el rango:
0,1 m3/m2 hora - 0,3 m3/m2 hora
Se debe notar que [m3/m2 hora] = [m/hora]
48
Otros parámetros de diseño importantes en relación con el material filtrante son:
Lecho de soporte:
Tabla 9. Lecho de soporte
Cuando el filtro lento es la única unidad de tratamiento, la velocidad será de 0,10
m/h. Se podrán considerar velocidades mayores en casos excepcionales cuando
se consideren otros procesos preliminares, como se observa en el cuadro
siguiente.
Velocidad de filtración de acuerdo con el número de procesos preliminares
La velocidad de diseño también es importante al decidir el número de unidades
con las que operará el filtro. Con velocidades mayores de 0,2 m/h deberá
considerarse un mínimo de tres unidades.
El área de cada unidad (As) es una función de la velocidad de filtración (Vf), del
caudal (Q), del número de turnos de operación (C) y del número de unidades (N).
As = (Q x C) / (N x Vf)
49
Con operación continua el área de la unidad (en m2) será igual a:
As = Q / (N x Vf)
Los filtros lentos de arena pueden adoptar ser rectangulares o circulares,
dependiendo del material con el que se elaboran: hormigón, ferrocemento o
mampostería.
La figura muestra un filtro lento modificado rectangular de hormigón.
Requerimientos para la instalación
Para la instalación de la planta deben considerarse los siguientes aspectos:
a. Ubicación
Debe estar en una zona accesible, con vías de comunicación que faciliten su
posterior construcción, operación y mantenimiento.
El agua subterránea debe estar ausente o muy profunda.
La zona debe ser segura y no estar expuesta a riesgos naturales o humanos.
De preferencia, la topografía de la zona seleccionada debe reunir los desniveles
necesarios para que el sistema pueda operar totalmente por gravedad.
50
b. Aspectos relacionados con la comunidad
Efectuar estudios sociológicos para determinar las costumbres y creencias que
puedan afectar la aceptación del sistema.
Comprobar la información demográfica disponible.
Determinar los recursos humanos y materiales disponibles para adecuar el diseño
del sistema.
c. Concepción del sistema
Para que la operación del sistema sea confiable, debe evitarse el uso de
dispositivos para elevar el nivel del agua (bombas). De esta manera, la operación
del sistema no dependerá del suministro de energía eléctrica ni de repuestos
sofisticados que normalmente no están disponibles localmente y que incrementan
el costo de mantenimiento del sistema.
Si tuviera que elevarse el nivel del agua por razones topográficas, se debería
efectuar una sola etapa de bombeo que eleve el agua cruda hasta un nivel, desde
el cual pueda distribuirse por gravedad al reservorio y a la red.
Preferentemente, el filtro lento debe operar en forma continua, esto permite
unidades más pequeñas y abastecimiento continuo de nutrientes y oxígeno
necesarios para mantener la capa biológica. Para garantizar esta situación,
cuando se tiene una etapa de bombeo, es recomendable construir un tanque de
almacenamiento de agua cruda para abastecer por gravedad la planta durante las
24 horas del día.
51
d. Condiciones del agua cruda
Las condiciones del agua cruda que más afectan la eficiencia del filtro son la
temperatura, la concentración de nutrientes y de sustancias tóxicas y los afluentes
con turbiedad y color altos. A continuación se describe n brevemente:
Temperatura: Dado que en el filtro se desarrolla un proceso biológico, se ve
afectado por las variaciones de temperatura y puede reducir 50% de su eficiencia
cuando se opera a menos de 5o C.
Concentración de nutrientes: La velocidad de desarrollo de la formación
biológica en el filtro depende de la concentración de nutrientes en el agua, debido
a que ésta es la fuente de alimentación de los microorganismos.
Concentración de algas: Las algas son importantes en la formación del
schmutzdecke. Pero su crecimiento excesivo debido a la elevada disponibilidad
de luz y nutrientes, como presencia de fosfatos y nitratos en el agua, puede crear
serios problemas de operación y en la calidad de agua tratada.
Operación y mantenimiento
Las tareas rutinarias de operación comprenden los ajustes y medición del caudal;
monitoreo de la calidad del agua producida; limpieza de la superficie de la arena,
que se efectúa por ―rascado‖ de la porción superior del filtro (aproximadamente 5
cm de arena); lavado y almacenamiento de la arena, y la posterior reconstrucción
del lecho filtrante. Este periodo entre limpiezas, llamado ―carrera‖, es variable. A
veces puede ser necesario realizarla cada tres o cuatro semanas y en otras
circunstancias, pasados muchos meses.
La adecuada operación y mantenimiento determinan la eficiencia del filtro,
principalmente y en la etapa de puesta en marcha o inicio de la operación del filtro
nuevo. Durante la operación normal, es importante el estado de maduración de la
capa biológica, la frecuencia de los raspados, el período de duración de cada
operación de limpieza y la forma en que se efectúe el re-arenado del filtro.
52
Con relación a la puesta en marcha, es necesario tener presente que la arena
nueva no reduce la contaminación bacteriológica y que es necesario desechar el
efluente inicial hasta comprobar que se está obteniendo un grado de eficiencia
aceptable. Sin embargo, este proceso puede acelerarse sembrando el filtro con
arena madura proveniente de otros filtros en operación.
El raspado del lecho filtrante debe iniciarse cuando el nivel del agua en la caja del
filtro llega al máximo y el agua empieza a rebosar por el aliviadero.
Para disminuir el impacto sobre la eficiencia del tratamiento durante la operación
de raspado del filtro, es necesario que esta operación se ejecute en un solo día
para evitar la mortandad de los microorganismos benéficos en la capa de arena
que permanecerá en el filtro y acortar el período de re-maduración. En la
operación de re-arenado, esto es, cuando la altura del lecho ha llegado al mínimo
aceptable (0,30 m) y hay que restituir a la arena el espesor de diseño, es
importante aplicar el método de trinchera. Para ello, la arena del fondo que está
semi-colmatada se colocará en la superficie del filtro, sobre la arena nueva, a fin
de acelerar el período de maduración del lecho de arena.
Por lo menos cada cinco años se realizará el lavado completo del filtro de la
siguiente manera: se retira con mucho cuidado la arena y la grava para no
mezclarlas; se lava la arena; se cepillan las paredes de la caja del filtro; se
reacomoda el drenaje, y se vuelve a colocar el lecho de arena y la grava. Si ha
habido pérdida de arena y grava, será necesario reponerla. Si hay grietas en las
paredes o en el fondo, deberán resanarse antes de colocar el lecho filtrante.
Cuando los sistemas están bien diseñados, operados y mantenidos, el efluente de
las plantas de filtración lenta requiere de dosis muy baja de cloro como última
barrera; prácticamente sólo para asegurar que el agua conserve su calidad
bacteriológica hasta ser consumida. Es un agua con muy bajo riesgo sanitario.
53
Criterios para el monitoreo y evaluación
La turbiedad y la contaminación bacteriológica del agua son los principales
parámetros para la caracterización del agua superficial en las áreas rurales.
Cuando el tratamiento se combina con un pre-filtro o sedimentador, el objetivo
específico de estas unidades es reducir la turbiedad, mientras que el del filtro
lento es reducir la contaminación. Cuando sólo se cuenta con un filtro lento, éste
debe cumplir los dos objetivos.
Un programa de monitoreo mínimo para controlar una planta de filtros lentos
debería considerar la toma de muestras de agua cruda y tratada para constatar la
calidad de la materia prima que está ingresando al sistema y la del producto final
obtenido.
Las mediciones de turbiedad son simples y pueden ser efectuadas por un
operador capacitado. Las mediciones diarias durante la época de lluvias permiten:
a) Evaluar la calidad del agua cruda.
b) Establecer y supervisar el rendimiento de la planta.
c) Desarrollar criterios para adecuar la operación de la planta.
d) Optimizar las características de las unidades.
54
CONCLUSIONES
Es importante garantizar la calidad del agua de consumo humano para esto es
fundamental los análisis correspondientes tanto dentro del ámbito de la
bioquímica – clínica así como con el enfoque del análisis físico – químico.
Los hallazgos que se encontraron en el análisis físico-químico del agua de
consumo humano fueron los fosfatos y la dureza total de carbonatos se
encontraban fuera del rango, los cuales presentan una pequeña variación
dentro de la norma establecida.
En relación con los coliformes fecales y coliformes totales en las muestras de
agua potable de consumo humano del antes y después no se encuentra
variación significativa, debido a que el agua servida a la población proviene de
vertientes naturales por lo cual no existe riesgo de este tipo de contaminación.
Los factores que afectan la calidad del agua destinada para el consumo
humano en la Parroquia ―San Bartolomé de Pinllo, constituye el proceso de
potabilización que no es el adecuado, por cuanto existe un nivel de riesgo para
la población al consumir el agua.
Debido a que la población de la investigación es pequeña las dimensiones de
las unidades del sistema de potabilización del agua resultan relativamente
pequeñas, por lo cual facilita su construcción se deberá aplicar el proceso de
potabilización propuesto y volver a realizar el análisis correspondiente del
agua de consumo humano cumple con la norma establecida.
55
RECOMENDACIONES
Se recomienda al comité pro mejoras de san Bartolomé de ―Pinllo‖
responsable del proceso de potabilización del agua para esta parroquia
aplicar el proceso de tratamiento del agua mediante la filtración lenta ya
que si la planta de tratamiento es operada de manera satisfactoria y con
adecuado sistema de mantenimiento, regular y oportuno, se garantizara la
calidad del agua a la salida de la planta para evitar posibles riesgos en la
salud de los consumidores
Realizar los análisis de las características físico- químicas en un tiempo
prudente para evitar variaciones en las características del agua.
Realizar una limpieza adecuada de las tuberías para descartar posibles
problemas de contaminación cruzada debido a otros factores.
Se recomienda a la población hervir el agua procedente del grifo antes de
ser utilizada como líquido vital.
BIBLIOGRAFÍA
APHA. (12 de Mayo de 2015). American Public Health Association. Obtenido de
Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater:
http://www.standardmethods.org/store/ProductView.cfm?ProductID=569
AWWA. (2002). Calidad y tratamiento del agua. 1era Edición. Editorial McGraw-
Hill: Editorial McGraw-Hill.
Aznar, A. (2012). DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS FISICO-QUÍMICOS
DE CALIDAD DE LAS AGUAS. Madrid: Instituto Tecnológico de Química y
Materiales ―Álvaro Alonso Barba‖.
Cappuccino, J., & Sherman, N. (2005). Microbiology: a laboratory manual. 7th
Edition. Estados Unidos: Pearson/Benjamin Cummings.
Catalán Lafuente, J. (2009). Química del Agua. Madrid: Ediciones Bellisco.
Cutimbo, C. (2012). Calidad bacteriológica de las aguas subterráneas de
consumo humano en centros poblados menores de La Yarada y Los Palos
del distrito de Tacna. Tacna, Perú: Universidad Nacional Jorge Basadre
Grohmann.
EEC. (1998). Calidad del agua. Luxemburgo: Oficina de Publicaciones Oficiales
de las Comunidades Europeas.
GAD Ambato. (2013). Agenda del GAD de la ciudad de Ambato. Reporte,
Municipio de Ambato, Área de Planificación, Ambato.
Hill, D. (2006). Microbiology for drinking water personnel: American Water Works
Association. Quito: American Water Works Association.
INEM. (2014). NTE INEN 1108: Agua potable. Quito: Servicio Ecuatoriano de
Normalización.
MacFaddin, J. (2003). Pruebas bioquímicas para la identificación de bacterias de
importancia clínica. 3ª Edición. . Argentina: Editorial Médica Panamericana.
Madigan, M., & Martinko, J. (2006). Brock Biology of microorganisms. 11th Edition.
. Estados Unidos: Pearson Prentice Hall.
Mayra, L. (2013). Técnicas de Análisis Fisico - Químico y Microbiológico para el
agua potable. Quito: Agencia Nacional de Regulación, Control y Vigilancia
Sanitaria.
Mejía, T. (2010). Estudio sobre la calidad del agua potable del cantón Gualaquiza.
Gualaquiza: Universidad de Cuenca.
OMS. (1994). Operation and maintenance of urban water supply and sanitation
systems. Ginebra: OMS.
OMS. (2006). Guías para la calidad del agua potable, tercera edición. Estados
Unidos: Organización Mundial de la Salud.
Pizzi, N. (2007). Pre-Treatment Field Guide: American Water Works Association.
Estados Unidos: Editorial AWWA.
Reascos, B., & Yar, B. (2010). EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA
EL CONSUMO HUMANO DE LAS COMUNIDADES DEL CANTÓN
COTACACHI Y PROPUESTA DE MEDIDAS CORRECTIVAS. Ibarra:
Universidad Técnica del Norte.
Tortora, G., Funke, B., & Case, C. (2007). Microbiology: an introduction. 9th
edition. Estados Unidos: Benjamin Cummings.
