Monitoreo del cloro residual libre, presente en una sección del sistema principal de distribución del acueducto Cestillal el Diamante ACUCESDI, comprendida entre la planta de tratamiento de Alegrías Alto y la vereda Filobonito sector Cajones, con miras a

Texto completo

(1)Monitoreo del cloro residual libre, presente en una sección del sistema principal de distribución del Acueducto Cestillal el Diamante ACUCESDI, comprendida entre la planta de tratamiento de Alegrías alto y la vereda Filobonito sector Cajones, con miras a establecer los correctivos necesarios que permitan obtener un resultado óptimo en el proceso de cloración. Área rural del municipio de Pereira-Risaralda. TRABAJO DE GRADO Requisito parcial para optar al título de Tecnólogo Químico. Jorge Mario Muñoz Cardona 1’088.242.917 Luís Alirio Mafla Castaño 1’088.242.285. Universidad tecnológica de Pereira Facultad de tecnología Escuela de química Pereira, 2007. 1.

(2) Monitoreo y evaluación de cloro residual libre en el sistema de distribución del acueducto comunitario Cestillal El diamante ACUCESDI, área rural del municipio de Pereira-Risaralda. Jorge Mario Muñoz Cardona Luís Alirio Mafla Castaño. Director del proyecto: FEDERMAN CASTRO EUSSE Asesores: EDWIN JHOVANY ALZATE RODRIGUEZ CARLOS HUMBERTO MONTOYA NAVARRETE. Universidad tecnológica de Pereira Facultad de tecnología Escuela de química. 2.

(3) Pereira, 2007 TABLA DE CONTENIDO. Pag Agradecimientos……………………………………………………………….. 1. Justificación…………………………………………………………………….... 2. Objetivos: general y específicos……………………………………………. 4. Marco de referencia……………………………………………………………. 5. Metodología……………………………………………………………………... 19. Resultados y discusión………………………………………………………... 27. Conclusiones…………………………………………………………………….. 48. Bibliografía……………………………………………………………………….. 49. Recomendaciones……………………………………………………………... 50. Glosario…………………………………………………………………………. 51. Anexos…………………………………………………………………………... 52. 3.

(4) INDICE DE TABLAS pag Tabla 1…………………………………………………………………………... 3. Tabla 2…………………………………………………………………………... 6. Tabla 3…………………………………………………………………………... 7. Tabla 4…………………………………………………………………………... 8. Tabla 5…………………………………………………………………………... 33. Tabla 6…………………………………………………………………………... 35. Tabla 7…………………………………………………………………………... 37. Tabla 8…………………………………………………………………………... 39. Tabla 9…………………………………………………………………………... 41. Tabla 10…………………………………………………………………………... 43. Tabla 11…………………………………………………………………………... 44. Tabla 12…………………………………………………………………………... 45. 4.

(5) Tabla 13…………………………………………………………………………... 45. INDICE DE GRÁFICOS pag Gráfico 1………………………………………………………………………….. 33. Gráfico 2………………………………………………………………………….. 35. Gráfico 3………………………………………………………………………….. 37. Gráfico 4………………………………………………………………………….. 39. Gráfico 5………………………………………………………………………….. 41. Gráfico 6………………………………………………………………………….. 43. Gráfico 7………………………………………………………………………….. 45. Gráfico 8………………………………………………………………………….. 46. Gráfico 9………………………………………………………………………….. 46. 5.

(6) INDICE DE FIGURAS pag Figura 1………………………………………………………………………….. 17. Figura 2…………………………………………………………………………. 17. Figura 3………………………………………………………………………….. 18. Figura 4…………………………………………………………………………. 23. Figura 5………………………………………………………………………….. 25. Figura 6…………………………………………………………………………. 25. Figura 7………………………………………………………………………….. 27. Figura 8…………………………………………………………………………. 27. Figura 9………………………………………………………………………….. 29. Figura 10………………………………………………………………………... 32. Figura 11…………………………………………………………………………. 32. Figura 12…………………………………………………………………………. 34 6.

(7) Figura 13…………………………………………………………………………. 34. Figura 14………………………………………………………………………….. 36. Figura 15…………………………………………………………………………. 36. Figura 16………………………………………………………………………….. 38. Figura 17………………………………………………………………………….. 38. Figura 18………………………………………………………………………….. 40. Figura 19………………………………………………………………………….. 40. Figura 20………………………………………………………………………….. 42. Figura 21………………………………………………………………………….. 42. Figura 22………………………………………………………………………….. 44. Figura 23………………………………………………………………………….. 44. 7.

(8) Nota de aceptación de trabajo de grado Monitoreo del cloro residual libre, presente en una sección del sistema principal de distribución del Acueducto Cestillal el Diamante ACUCESDI, comprendida entre la planta de tratamiento de Alegrías alto y la vereda Filobonito sector Cajones, con miras a establecer los correctivos necesarios que permitan obtener un resultado óptimo en el proceso de cloración. Área rural del municipio de Pereira-Risaralda. Presentado por: Jorge Mario Muñoz Cardona Luís Alirio Mafla Castaño. Los suscriptores director y jurados del presente trabajo de grado una vez revisada la versión escrita y presenciado la sustentación oral, decidimos otorgar la nota de:. __________________________. Con la connotación. __________________________. Para constancia firmamos en la ciudad de Pereira hoy. __________________________. Director________________________________ Federman Castro Eusse. 8.

(9) Jurado 1_______________________________ Norma Patricia Duran. Jurado 2________________________ Edwin Jhovany Alzate. AGRADECIMIENTOS. En modo de gratitud a los entes y personas que hicieron posible la realización de éste proyecto, reconociendo su contribución y disponibilidad rememoramos su beneficioso aporte de la siguiente manera: A la universidad por permitirnos la consecución de los conocimientos necesarios para el desarrollo del proyecto en particular y los demás desafíos que como tecnólogos químicos, en el desempeño de nuestra vida profesional, confrontaremos. A el acueducto (ACUCESDI) por ofrecernos la posibilidad de aplicar nuestros conocimientos en un ambiente práctico. En especial al gestor ambiental de la empresa, al gestor administrativo, personal administrativo y los fontaneros por su masiva colaboración e instrucción. A la comunidad por hacer posible las determinaciones y atenuar nuestra labor, basando la relación mutua en cordialidad y colaboración.. 9.

(10) JUSTIFICACIÓN. El acueducto Cestillal - El diamante (ACUCESDI), es en la actualidad a nivel rural, un acueducto pionero en la gestión colectiva del agua, siendo uno de los acueductos rurales más grandes del país. Gracias a su carácter social viene desde el año 2000 asumiendo la administración del servicio de agua para una población estimada de mas de 25.000 habitantes en cuatro corregimientos y treinta y nueve veredas con 220 kilómetros lineales de redes de conducción y distribución, durante este tiempo se ha generado una cultura del manejo comunitario del agua que es reconocida a nivel nacional. Teniendo en cuenta, que el número de contadores instalados en las comunidades beneficiadas por el servicio es de tres mil noventa y seis (3.096) y el promedio de personas por hogar en Colombia es de cinco, se puede asumir que la población a la cual la asociación comunitaria de suscriptores del acueducto Cestillal – El diamante suministra el agua, es de quince mil cuatrocientos ochenta (15.480) habitantes, sin embargo la particularidad de la zona al ser netamente rural, con una ocupación alta en temporadas vacacionales, asentamientos y familias densamente pobladas hace que este promedio este al menos en ocho (8) personas por vivienda, lo que aumenta esta población a alrededor de 25.000 personas. Estos habitantes pertenecen a los corregimientos de Altagracia, Morelia, Arabia y la Estrella – Palmilla. En este acueducto, la facturación de 10.

(11) suministro de agua, se realiza bimestralmente, donde el precio promedio por metro cúbico es de 150 pesos.. Este acueducto posee dentro de su infraestructura una sola planta de tratamiento (sistema compacto coagulación-floculación y filtración), el resto del sistema utiliza tanques de almacenamiento y distribución en los cuales solamente se realiza el proceso de desinfección. La calidad del agua que entrega el acueducto está regida por el decreto número 475 de 1998. El cumplimiento de estos parámetros y la continua evaluación de la calidad buscando mejorías en el sistema motivan este tipo de intervenciones y convenios a través de trabajos de grado que mejoren los procesos, facilitando la adecuación y el cumplimiento de los parámetros establecidos en el decreto (rango admisible: 0,2 mg/L – 1,0mg/L). En particular las evaluaciones hechas muestran una deficiencia en cuanto a los niveles de cloro en las redes de distribución. Ver anexo 1. Dentro de las diferentes valoraciones que se le dan a la calidad del agua, la presencia de cloro residual y consecuentemente la ausencia de microorganismos perjudiciales a la salud, es el que mas peso tiene a la hora de determinar si el agua es de buena o de mala calidad. ACUCESDI es un acueducto que por su extensión y características particulares de captación y distribución presenta una complejidad que sobrepasa cualquier análisis técnico. Requiere por lo tanto que cada componente del sistema sea entendido de la manera exhaustiva. Adicionalmente a lo anterior algunos subcircuitos de captación tienen problemas debido al vertimiento de agua residuales domesticas, que sin ser grandes volúmenes si están deteriorando considerablemente la calidad final del agua en el aspecto de microorganismos.. m3 FACTURADOS. # SUSCRIPTORES. PORCENTAJE (%). ≤ 40. 1183. 38,2. 40 - 100. 1105. 35,7. 100 - 200. 347. 11,2. 11.

(12) 200 - 400. 133. 4,3. 400 - 800. 87. 2,8. ≥ 800. 6. 0,2. No consumo. 235. 7,6. TABLA 1. CONSUMOS DE AGUA BIMESTRAL. Fuente de información: ACUCESDI.. OBJETIVO GENERAL. Realizar el monitoreo del cloro residual libre, presente en una sección del sistema principal de distribución del Acueducto Cestillal el Diamante ACUCESDI, comprendida entre la planta de tratamiento de Alegrías alto y la vereda Filobonito sector Cajones, con miras a establecer los correctivos necesarios que permitan obtener un resultado optimo en el proceso de cloración.. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 1.. Implementar un procedimiento de análisis que permita establecer de. manera. permanente la concentración de cloro residual libre en las redes de. distribución del sistema.. 12.

(13) 2.. Conocer el estado del parámetro a medir, cloro residual, en determinadas. secciones del sistema, realizando visitas de campo con el fin de establecer los niveles de cloro en la red. 3.. Generar una base de datos donde se consignen las pruebas realizadas y se. evalúen los resultados, considerando las diferentes variables que pueden generar las variaciones de las muestras. 4.. Proponer los correctivos necesarios para la optimización del sistema de. cloración. NOTA 1: como actividades adicionales se realizó: demanda0 de cloro para el agua cruda y clarificada, charla con los empleados del acueducto y gestión de vinculación de estudiantes para realización de nueva práctica. MARCO DE REFERENCIA. Calidad o características sanitarias del agua Para que el agua pueda considerarse como inocua y garantice su potabilidad, debe cumplir ciertas normas que conciernen a las características físicas, químicas y bacteriológicas de esta misma, así: Características físicas: son las que más impresionan al público consumidor, sin embargo, tienen menor importancia desde el punto de vista sanitario. El color se define, para el agua, como la impresión ocular producida por la materia en el agua, es necesario poder distinguir el color aparente (ligado a la turbiedad) del verdadero (debido a sales de Fe, Mn y coloides orgánicos). El agua debe ser incolora a pesar de que en grandes masas toma una coloración azulada a veces verdosa. En la coloración influyen, además las algas microscópicas, tierras arcillosas, residuos industriales y putrefacción de materias. 13.

(14) orgánicas. La turbiedad del agua se debe esencialmente a materias en suspensión, tales como arcilla y otras substancias inorgánicas finamente divididas, o materias similares, y microorganismos. En el agua el olor es la impresión producida en el olfato por las materias volátiles contenidas en el agua. Sabor es la sensación gustativa que producen las materias contenidas en el agua, aunque ambos sentidos son distintos, están íntimamente relacionados, pues muchos de los llamados sabores en el agua son, en realidad, olores. Los olores de las aguas naturales se clasifican en 4 grupos: olores causados por materias orgánicas naturales descompuestas, olores causados por organismos vivos, olores causados por gases o combinaciones de ellos y olores causados por residuos industriales. El rango de temperatura idóneo para el agua de consumo humano es de entre 5 °C – 15 °C. CARACTERISTICAS. EXPRESADAS EN. VALOR ADMISIBLE. Unidades de Platino Cobalto (UPC). ≤ 15. -. Aceptable. Unidades nefelométricas de turbidez. ≤5. Sólidos Totales. mg/L. ≤ 500. Conductividad. µΩ/cm. 50 - 1000. -. Ausentes. Color Verdadero Olor y sabor Turbiedad. Sustancias Flotantes. TABLA 2. CRITERIOS FÍSICOS DE LA CALIDAD DEL AGUA POTABLE. Fuente de información: decreto 475-98. Características microbiológicas: las condiciones bacteriológicas del agua son fundamentales desde el punto de vista sanitario. El agua debe estar exenta de gérmenes patógenos de origen entérico y parasito intestinal, que son los que pueden transmitir enfermedades. Su hallazgo no es sólo difícil sino que también. 14.

(15) es de carácter dudoso que pueda encontrarse en la muestra, debido a su baja concentración y por consiguiente, el examen bacteriológico tiende a mostrar la contaminación fecal o la presencia de gérmenes del grupo coliforme. Como norma para aguas potables se tiene que tanto los coliformes totales como la Escherichia coli deben estar en cero unidades formadoras de colonias (0 UFC/100 ml) y el recuento de bacterias mesófilas no debe exceder las cien unidades formadoras de colonias (100 UFC/ 100 ml). Características químicas: debido a su capacidad de disolver numerosas sustancias en grandes cantidades, el agua pura casi no existe en la naturaleza. Durante la condensación y precipitación, la lluvia o la nieve absorben de la atmósfera cantidades variables de dióxido de carbono y otros gases, así como pequeñas cantidades de material orgánico e inorgánico. Además, la precipitación deposita lluvia radiactiva en la superficie de la tierra. En su circulación por encima y a través de la corteza terrestre, el agua reacciona con los minerales del suelo y de las rocas. Los principales componentes disueltos en el agua superficial y subterránea son los sulfatos, los cloruros, los bicarbonatos de sodio y potasio, y los óxidos de calcio y magnesio. CARACTERISTICA. EXPRESADAS COMO. VALOR ADMISIBLE mg/L. Calcio. Ca. 60. Acidez. CaCO3. 50. Hidróxidos. CaCO3. <LD. Alcalinidad Total. CaCO. 100. Cl-1. -250. Dureza Total. CaCO3. 160. Hierro Total. Fe. 0,3. Magnesio. Mg. 36. Manganeso. Mn. 0,1. Cloruros. 15.

(16) Sulfatos. SO4. -2. 250. Zinc. Zn. 5. Fluoruros. F-1. 1,2. Fosfatos. PO4-3. 0,2. TABLA 3. CRITERIOS QUÍMICOS DE CALIDAD DEL AGUA POTABLE. Fuente de información: decreto 475-98. Las aguas de la superficie suelen contener también residuos domésticos e industriales. Las aguas subterráneas poco profundas pueden contener grandes cantidades de compuestos de nitrógeno y de cloruros, derivados de los desechos humanos y animales. Generalmente, las aguas de los pozos profundos sólo contienen minerales en disolución. Casi todos los suministros de agua potable natural contienen fluoruros en cantidades variables. El agua del mar contiene, además de grandes cantidades de cloruro de sodio, muchos otros compuestos disueltos, debido a que los océanos reciben las impurezas procedentes de ríos y arroyos. Al mismo tiempo, como el agua pura se evapora continuamente el porcentaje de impurezas aumenta, lo que proporciona al océano su carácter salino. CARACTERISTICAS. EXPRESADAS COMO. VALOR ADMISIBLE mg/L. Aluminio. Al. 0,2. Antimonio. Sb. 0,005. Bario. Ba. 0,5. Boro. B. 0,3. Cadmio. Cd. 0,003. Cianuro total. CN-. 0,1. CHCl3. 0,03. Cu. 1,0. Cr+6. 0,01. Cloroformo. Cobre. Cromo Hexavalente. 16.

(17) Fenoles totales. Fenol. 0,001. Mercurio. Hg. 0,001. Níquel. Ni. 0,02. Nitritos. NO2-. 0,1. Nitratos. NO3-. 10. Plomo. Pb. 0,01. Selenio. Se. 0,01. ABS. 0,5. THMs. 0,1. Sustancias activas al azul de metileno. Trihalometanos. TABLA 4. CRITERIOS QUÍMICOS DE CALIDAD DEL AGUA POTABLE. Fuente de información: decreto 475-98. las substancias minerales contenidas en el agua deben quedar comprendidas entre los límites que la experiencia ha encontrado tolerantes para el consumo humano, como regla general la cantidad de minerales totales disueltos en el agua no debe superar las 500 mg/L para que esta sea considerada como potable. La alcalinidad en carbonato de calcio no deberá superar las 120 mg/L. Se denomina dureza al contenido de sales de calcio y magnesio, pero está constituida, además, de sales de Fe, Mn, Cu, Ba, Zn, Pb, las cuales se encuentran en una muy pequeña 17.

(18) proporción. La dureza se clasifica en carbonatada (temporal) y no carbonatada (permanente), la primera está constituida por bicarbonatos y tiene la propiedad de precipitar como carbonatos insolubles con el calor; la dureza no carbonatada está constituida por sulfatos, cloruros o nitratos. Según las disposiciones internacionales que regulan la calidad del agua, el rango de pH en el que se debe encontrar el agua potable es de entre 6,5 - 9,0.. Generalidades de la cloración como método para la desinfección del agua para consumo humano La cloración ha desempeñado una función crítica al proteger los abastecimientos de agua potable de las enfermedades infecciosas transmitidas por agua durante casi un siglo. Se ha reconocido ampliamente a la cloración del agua potable como uno de los adelantos más significativos en la protección de la salud pública. La filtración y cloración prácticamente han eliminado las enfermedades transmitidas por agua, como el cólera, tifoidea, disentería y hepatitis A en países desarrollados. Los productos químicos basados en cloro han sido los desinfectantes preferidos para tratar el agua potable durante casi un siglo. En realidad, 98% de todos los sistemas en los Estados Unidos que tratan el agua, emplean desinfectantes basados en cloro. En las instalaciones se emplea el cloro porque ha resultado sumamente bueno, es seguro de usar cuando se maneja adecuadamente y es muy eficaz en función de costos. Más de 200 millones de estadounidenses y canadienses reciben agua potable desinfectada con cloro cada día. Los atributos más importantes del cloro son su potencia y persistencia germicida de amplio espectro en los sistemas de distribución de agua. Además, su capacidad para abordar eficiente y económicamente otros muchos sistemas de tratamiento de agua, también ha contribuido a su amplio uso. Los compuestos basados en cloro son los únicos desinfectantes principales que presentan. 18.

(19) propiedades residuales duraderas. La protección residual previene un nuevo crecimiento microbiano y la contaminación del agua, dado que pasa de la planta de tratamiento a los grifos domésticos. La popularidad del cloro en la desinfección de agua se basa en muchos factores. Un estudio realizado por J. Carrell Morris, de la escuela de medicina de la Universidad de Harvard identificó muchos de los beneficios del cloro en el tratamiento de agua, así: • Germicida potente: el uso demostrado del cloro reduce el nivel de los microorganismos en el agua potable, los que causan enfermedades a niveles casi imposibles de medir. • Cualidades residuales: el cloro produce una acción sostenida de desinfección residual "única entre los desinfectantes disponibles de agua en gran escala". La superioridad del cloro como un desinfectante residual sigue siendo válida hasta hoy. La presencia de un residuo sostenido mantiene la higiene del agua potable final de la planta de tratamiento al grifo del consumidor. • Control del gusto y olores: la cloración del agua potable reduce los gustos y olores. El cloro oxida muchas sustancias que se presentan naturalmente, tales como las secreciones de algas malolientes y olores de la vegetación en putrefacción, lo que da como resultado agua potable sin olor y con mejor sabor. • Control de crecimiento biológico: la potente acción germicida del cloro elimina las bacterias, moho y algas de limo. El cloro controla estos organismos molestos que por lo general crecen en reservorios, paredes de cañerías de transmisión de agua y tanques de almacenamiento. • Control químico: el cloro en el tratamiento de agua destruye el sulfuro de hidrógeno, y extrae amoniaco y otros compuestos nitrogenados que tienen sabores desagradables y que obstaculizan la desinfección. La filtración y la desinfección de cloro del agua potable han sido responsables de gran parte del 50% de aumento de la expectativa de vida en los países desarrollados durante el siglo XX. En 1846, el doctor Ignaz Semmelweis introdujo uno de los primeros usos del 19.

(20) cloro como desinfectante. Mientras trabajaba en un hospital de Viena, determinó que la fiebre de los niños y otras infecciones eran transmitidas a los pacientes por los doctores que no se lavaban las manos después de cada examen. Instituyó un procedimiento de desinfección que requería que los médicos se lavasen con jabón y agua de cloro. La cloración continua del agua empezó en los primeros años del siglo pasado en Gran Bretaña, donde su aplicación redujo repentinamente las muertes por tifoidea. Poco después de este notable éxito, la cloración en los Estados Unidos empezó en la ciudad de Jersey, Nueva Jersey en 1908. Pronto, la adopción por parte de otras ciudades y pueblos en los Estados Unidos continuó y dio lugar a la eliminación virtual de las enfermedades transmitidas por agua, tales como el cólera, tifoidea, disentería y hepatitis A. Antes de la llegada de la cloración para el tratamiento de agua potable, aproximadamente 25 de cada 100.000 personas morían anualmente en los Estados Unidos a causa de la fiebre tifoidea, una tasa de mortalidad que se aproximaba a la actual tasa asociada con accidentes automovilísticos. En 1881, el bacteriólogo alemán Robert Koch demostró bajo condiciones controladas de laboratorio que los cultivos puros de bacterias podían ser destruidos por la acción del hipoclorito. El grueso de la investigación sobre desinfección de cloro realizada desde los años cuarenta a los setenta con un énfasis en bacterias, proporcionó observaciones sobre la manera en que el cloro mata al microorganismo. Las observaciones fueron que: • las células bacterianas dosificadas con cloro liberan ácidos nucleicos, proteínas y potasio. • Las funciones de la membrana, tales como la respiración y transporte activo, son más afectadas por el cloro que los procesos citoplasmáticos, dirigen la atención de investigadores a la superficie de la célula bacteriana. La hipótesis postulada consistió en que la pared de las células bacterianas, bajo estrés ambiental, podría interactuar con el cloro. La exposición del cloro parece causar alteraciones físicas, químicas y bioquímicas en la pared de la célula. Por lo tanto,. 20.

(21) destruye la barrera protectora de la célula, con lo que concluyen las funciones vitales y da lugar a la muerte del microorganismo. Una posible secuencia de los casos durante la cloración sería: a. la interrupción de la barrera de la pared de célula mediante reacciones del cloro con sitios proyectados en la superficie de células, b. descarga de elementos constitutivos celulares vitales de la célula, c. terminación de las funciones asociadas con membranas y d. terminación de las funciones celulares dentro de la célula. Durante el curso de esta secuencia de casos, el microorganismo muere, lo que significa que ya no es capaz de crecer o causar enfermedad alguna.. Efectos del exceso de cloro del agua para consumo humano Un exceso de cloro puede provocar irritación de la piel, los ojos y el tracto digestivo así como deshidratación del pelo y la piel. El cloro libre activo en condiciones dentro de las permisibles obviamente no causa estos efectos los cuales sólo ocurren para concentraciones mayores de 20 mg/L. Los efectos de irritación causados por el cloro activo combinado normalmente se asocian con las cloraminas (NH2Cl, NHCl2, NCl3). Monocloraminas pueden causar irritación de los ojos. A valores normales de pH las monocloraminas se producen mayoritariamente. Ambas di y tricloraminas irritan los ojos. Las tricloraminas también irritan los tractos de aire. Otras substancias orgánicas cloradas también pueden provocar irritación, como amonio clorado, creatina y ácidos de la orina. Algunos subproductos de la desinfección son sustancias cancerígenas, de estos el cloroformo es el producto de la reacción más importante. También existen otros compuestos. halogenados. como. lo. son. los. trihalometanos,. diclorometanos,. tetraclorometanos, tricloroetano, bromodiclorometano entre otros. La exposición a concentraciones de cloroformo puede provocar daños en el hígado. Esto se puede demostrar mediante enzimas en la sangre que indican disfunciones renales y en el hígado. Investigaciones epidemiológicas muestran que existe una relación entre la exposición a la piel a substancias orgánicas cloradas e hipoclorito, y cáncer de piel. La 21.

(22) exposición oral a largo plazo de animales de laboratorio al cloroformo a través de la comida causa cáncer de hígado. Además el cloroformo puede producir cirrosis. y. desencadenar enfermedades degenerativas. Los trihalometanos se relacionan con el cáncer de vejiga y con daños en hígado y riñón, aunque no se sabe a partir de qué dosis. En el agua, estos, están en concentraciones ínfimas, de partes por billón, así que no se puede decir de forma tajante el efecto sobre la salud, que puede aparecer a largo plazo, tras la ingestión de altas dosis de forma continuada y siempre según la persona.. Efectos de la deficiencia de cloro del agua para consumo humano Las enfermedades transmitidas por el agua siguen presentando retos para los funcionarios de la salud pública y para las entidades que brindan servicio de agua. Los microorganismos en el agua de grifo que causan enfermedades, provienen generalmente de la deficiente calidad del agua de la fuente, así como de los errores en los procesos de tratamiento de desinfección y filtración o de los sistemas de distribución. En la mayoría de casos, se dan brotes de enfermedades transmitidas por agua en sistemas hídricos con inadecuada desinfección o sin ella. Sin embargo, han surgido nuevas inquietudes sobre agentes patógenos emergentes como Criptosporidio, que incluso aparecen en abastecimientos de agua de alta calidad. Los agentes patógenos transmitidos por el agua que causan las enfermedades se agrupan en tres clases generales: bacterias, virus y protozoos parasitarios, cada una con diversas especies identificadas. Las bacterias y virus contaminan las aguas superficiales y las subterráneas, mientras que los protozoos parasitarios aparecen predominantemente en el agua superficial. Las bacterias y protozoos generalmente inducen a trastornos gastrointestinales con una intensidad muy variable. Las bacterias también causan enfermedades potencialmente mortales como tifoidea y cólera. Los virus causan graves enfermedades como la meningitis aséptica, encefalitis, poliomielitis, hepatitis, miocarditis y diabetes. Además, los trastornos gastrointestinales pueden atribuirse a 22.

(23) microorganismos no identificados o no especificados. En función de los casos ocurridos en Estados Unidos, las infecciones protozoarias son las más comunes, seguidas de las bacterianas y las virales.. Riesgos comparativos: microbianos frente a contaminantes químicos La tarea de los reguladores es maximizar la protección de la salud pública, mediante la administración de los riesgos relativos para la salud humana de los contaminantes microbiológicos y químicos en el agua potable. La continua evidencia de aparición de enfermedades transmitidas por agua, indica que los riesgos microbianos deben recibir mucha mayor atención que los subproductos de desinfección. Por este motivo, la academia americana de microbiología ha recomendado que "los riesgos para la salud suscitados por los agentes patógenos microbianos se deben colocar como prioridad en el tratamiento de agua para proteger la salud pública". Además, el personal de la agencia de protección ambiental de los Estados Unidos ha observado que los riesgos de enfermedad microbiana del agua potable no desinfectada son de 100 a 1.000 veces mayor que los riesgos planteados por los subproductos de desinfección. En 1993, en un estudio presentado a la agencia de protección ambiental de los Estados Unidos por el instituto de cloro durante el curso de las primeras negociaciones sobre la regla de los subproductos de desinfección, el Dr. Robert Tardiff presentó los resultados de la aplicación de cinco criterios esenciales para determinar los riesgos comparativos de la salud de contaminación microbiana y química. Los cinco criterios para evaluar las enfermedades relacionadas con el agua son: 1) tipos, 2) incidencia, 3) intensidad, 4) latencia y 5) certidumbre de la ocurrencia. El informe del Dr. Tardiff concluyó que el riesgo de las enfermedades microbianas es mucho mayor que el presentado por productos químicos potencialmente cancerígenos en los seres humanos. Es importante señalar que hay diferencias significativas en la incidencia de enfermedades, la cantidad de tiempo (latencia) entre la exposición y enfermedad clínica y la certeza de enfermedad de. 23.

(24) muchas personas. Comparado con los riesgos químicos, los riesgos microbianos son mucho mayores (1.000 a 100.000 veces), su latencia es mucho menor (días contra decenios) y es casi un hecho que causarán enfermedades en los seres humanos.. Química del cloro El cloro, más allá de su actividad desinfectante, sufre un número de reacciones químicas que deben ser consideradas, ya que éstas tienen entre sus productos compuestos organoclorados indeseables. Actualmente se utiliza el cloro gaseoso durante el proceso de cloración. Este cloro reacciona con el agua, produciendo ácido hipocloroso e ión hipoclorito de la siguiente forma: Cl2. +. H2O HOCl. . HOCl H+. + +. H+ +. Cl-. OCl-. Las cantidades relativas de las diferentes especies oxidadas del cloro son una función del pH, a 25 °C y pH 7.5, las actividades del HOCI y del OCI - son iguales. Cabe anotar que debido a la deficiencia de electrones del cloro en ambas formas (el ácido hipocloroso o el ión hipoclorito) los hace agentes muy activos y por tanto muy buenos oxidantes. Para lograr la desinfección de las aguas, ésta se dosifica a niveles conocidos de cloro activo, en cualquiera de sus diferentes formas, lo cual decrece luego de un período de contacto. Es importante mencionar que para producir el efecto desinfectante, el cloro dosificado sólo debe ser consumido parcialmente. Es decir, luego del período de contacto debe mantenerse un nivel adecuado de cloro residual. A esta variación, entre el nivel de cloro teórico alcanzado luego de la dosificación y el nivel de cloro residual, se le denomina "demanda de cloro" y se debe a la gran variedad de reacciones entre el cloro activo y los compuestos presentes en el agua residual y también en algunas circunstancias a su propia descomposición. Podríamos agrupar estas reacciones del siguiente modo:. 24.

(25) • Las provocadas por la radiación solar. • Las que se producen entre el cloro activo y los compuestos inorgánicos. • Las reacciones del cloro activo con el amoniaco y el nitrógeno orgánico. • Las producidas entre el cloro activo y los compuestos orgánicos. 1. Reacciones provocadas por la radiación solar: se producen debido a la acción de la radiación ultravioleta que provee de energía para que se produzca la reacción entre el cloro y el agua. . 2HOCl. 2H+. +. 2Cl-. +. O2. 2. Reacciones del cloro activo con compuestos inorgánicos: estas reacciones se producen con compuestos inorgánicos reducidos como: Mn+2, Fe+2, NO2-1, S-2; en general estas reacciones de oxido – reducción y son rápidas, como por ejemplo en el caso del Fe+2: HOCl. +. H+. +. 2Fe+2. . 2Fe+3. +. Cl-. +. H2O. Las reacciones del cloro con el S+2, NO2-1 siguen este mismo comportamiento, al igual que el Mn+2 sólo que en este último ocurre sólo a pH mayor a 8,5. A pHs altos también se formarán polisulfitos a partir de los sulfitos. Si hay NO2-1 en el efluente el cloro activo lo oxidará a nitratos, así: HOCI. +. NO2-1. ℜ. NO3-1. +. Cl-. +. H+. 3. Reacciones con el amonio y con el nitrógeno orgánico: estas son diferentes a las que se producen con los compuestos inorgánicos y orgánicos. El cloro activo cuando reacciona con el amonio genera los compuestos denominados cloraminas y eventualmente a una variedad de productos libres de cloro que contienen nitrógeno. Los mecanismos de reacción son complejos y los productos varían según: las condiciones de pH, concentración del Cl2, nivel de amonio y tiempo de. 25.

(26) contacto. Puede resumiese como un proceso por pasos: NH3. +. HOCl. . NH2Cl. +. H2O. NH2Cl. +. HOCl. . NHCl2. +. H2O. NHCl2. +. HOCI. ℜ. NCl3. +. H2 O. 4. Reacciones producidas con compuestos orgánicos: son las que consideramos de mayor interés en el proceso de desinfección de aguas residuales. Las aguas residuales tienen un alto contenido de materia orgánica. Esta tiene una enorme variedad de estructuras químicas las cuales dependen del origen de la misma. Aún así, se espera la presencia de ciertos tipos de materia orgánica. Por ejemplo, se espera encontrar carbohidratos, ácidos grasos y proteínas, a diferentes niveles de biodegradaci6n y otras materias de origen vegetal y animal; aceites y grasas, insecticidas, surfactantes y otros residuos sintéticos. Estos compuestos orgánicos tienen estructuras alifáticas y aromáticas, y contienen oxígeno, y nitrógeno. En el caso de compuestos orgánicos, los electrones más reactivos y por lo tanto los compuestos más fáciles de combinar serán aquellos que en su estructura tengan doble enlace. En la cloración de compuestos orgánicos se reconocen ciertos mecanismos típicos, como por ejemplo el que especifica la cloración del anillo aromático con ácido hipocloroso, figura 1.. La cloración puede ser extensiva, es decir, puede encontrarse la serie de fenoles clorados hasta pentaclorofenol. La actividad de cada anillo depende del tipo de compuesto de origen, cabe anotar el fuerte olor que presentan estos compuestos. Es posible que con una cloración intensiva y a concentraciones más elevadas se produzcan compuestos orgánicos clorados de menor peso molecular como los. 26.

(27) trihalometanos. De igual modo aún cuando se han identificado compuestos derivados de la cloración, hay muchos otros que aún no han podido ser determinados. Una vez formados, los compuestos organoclorados pueden permanecer en solución o adherirse a las partículas suspendidas que se encuentran en el medio acuoso. Dentro del ecosistema marino, tienen posibilidad de permanecer suspendidos en el agua, ser bíoconcentrados por organismos marinos o sedimentar. Los compuestos alifáticos organoclorados no tienden a bioacumular mucho, los compuestos halogenados aromáticos tienden a bíoconcentrar más. Los compuestos organoclorados son típicamente tóxicos y a menudo cancerígenos para el ser humano como para otros organismos.. METODOLOGÍA. Para la determinación de cloro residual presente en las redes de distribución, se utilizó el método yodométrico (indirecto) descrito en el manual de procedimientos para análisis de aguas propuesto por el grupo de estudio del recurso hídrico del laboratorio de aguas de la 27.

(28) Universidad Tecnológica de Pereira. La escogencia del método utilizado se basó además de las referencias académicas, en los siguientes criterios: • Requerimiento del acueducto por aspectos económicos. • El método yodométrico presenta una factibilidad muy favorable que lo hace aplicable para las determinaciones en campo, necesarias para la exacta determinación del cloro residual. La técnica yodométrica es fácil de usar y no requiere equipamiento instrumental. • El método de la orto-tolidina aunque es rápido, presenta limitaciones debido a su sensibilidad a la presencia de nitritos, manganeso y materias orgánicas. • El método de la dietil-p-fenil-en-diamina (DPD) es bastante específico pero produce resultados errados si las cloramidas se encuentran en una concentración mayor de 3 mg/l. • El método de la siringaldazina presenta demasiados inconvenientes pues los resultados están muy influenciados por la presencia de cloramidas, nitratos, nitritos y formas oxidadas del manganeso. • El método amperométrico posee muchas interferencias por la presencia de amoniaco, iones de plata y cobre, bióxido de cloro y ozono. • Los demás métodos, diferentes al yodométrico, implican costos de operación desfavorables para su aplicación en campo. Así como dificultades. El método a utilizar, según la literatura, presenta los siguientes inconvenientes y o restricciones: • Para la técnica yodométrica interfieren las formas oxidadas del manganeso y otros agentes oxidantes. • Aunque la titulación neutra reduce al mínimo el efecto interferente de los iones. 28.

(29) férrico y nítrico, es preferible la ácida porque algunas formas de cloro combinado no reaccionan a pH 7. • Utilícese solamente ácido acético para la titulación ácida, el ácido sulfúrico aumentaría las interferencias. No se debe utilizar nunca ácido clorhídrico. • La concentración mínima detectable con el método es de 40 µg Cl2/L si se utiliza Na2S2O3 0,01 N con una muestra de 1 L. La solución valorante debe ser titulada 2 veces al mes. • En general los métodos colorimétricos están muy influenciados por interferencias que se dan por la misma naturaleza del agua (turbidez, color, pH, O2, etc.). Se presentan fallas en las apariciones de las coloraciones para valores de cloro residual entre 0,2 mg/L y 0,8 mg/L. Las reacciones químicas en la cuales se basa ésta determinación son: • En términos químicos, lo que se produce es una reacción de oxido-reducción entre el cloro y el yoduro, liberando yodo molecular de los iones precursores (yoduro) en solución: CL2. +. 2 I-. . I2. +. 2 Cl-. • posteriormente el yodo es reducido a yoduro como producto de la reacción de del tiosulfato: I2. +. . 2 Na2S2O3. Na2S4O6. +. 2 NaI. • Por último el punto final se observa gracias a la desaparición del complejo azul que se forma con el almidón en presencia del yodo. I2. +. Almidón (ac). . complejo de color azul. El método fue validado no de forma exhaustiva, ya que debido a las propiedades físicas y químicas del cloro, se hace imposible, en nuestras condiciones, la aplicación de una 29.

(30) metodología que permita conocer con certeza todos los parámetros estadísticos requeridos para considerar el método como validado. Para los procedimientos se utilizan los siguientes materiales y reactivos: • Una pipeta graduada de 1 ml. • Una pipeta graduada de 2 ml. • Una pipeta graduada de 10 ml. • Una pipeta volumétrica de 10 ml. • Una pipeta volumétrica de 25 ml. • Un matraz aforado de 100 ml. • Un matraz aforado de 250 ml. • Un matraz aforado de 500 ml. • 4 erlenmeyer de 500 ml. • 4 beaker de 250 ml. • 2 probetas de 250 ml. • 2 buretas de 25 ml. • Un soporte universal y una pinza con nuez. • Un frasco lavador de 500 ml y 2 embudos. • 15 frascos de vidrio color ámbar de distinto tamaño. • 1 varilla de agitación y 2 espátulas metálicas. • 10 goteros plásticos.. 30.

(31) • Yoduro de potasio (sólido). Grado comercial. • Tiosulfato sódico pentahidratado (sólido). Para análisis (P.A). • Almidón (sólido). Grado comercial. • Ácido acético (solución al 96%). Grado reactivo (G.R). • Hipoclorito de sodio (solución al 6%). • Yodato de potasio (sólido). Tipo primario. Debido a las propiedades fisicoquímicas del cloro tales como: su bajísima solubilidad en agua, su inestabilidad, su estado gaseoso y carácter termolábil; se decidió que se buscaría una metodología que permitiera que la aplicación de la técnica yodométrica para la determinación del nivel de cloro residual en la red de distribución que integra el circuito desde la planta de tratamiento de Alegrías hasta el sector de cajones en la vereda Filobonito, se hiciera en campo, valorando las muestras en el preciso instante que fueran tomadas. Como se específica en la figura 4, donde las líneas marrón representan la carretera, para la toma de muestras se debía hacer un recorrido que integraba varias locaciones cada una con condiciones características de la región que reproducían los diferentes tipos de viviendas que se encuentran en la región, estos aspectos y la descripción específica de las condiciones de cada lugar se describen de forma detallada en la sección de resultados y discusión.. 31.

(32) Para la toma de muestra de agua se establecieron 7 puntos o locaciones específicas denominadas con las abreviaturas P1, P2, etc. Las muestras fueron analizadas empezando, generalmente, por la correspondiente al P1 y en su orden hasta la del P7. En algunas contadas ocasiones el orden fue el inverso, con el fin de evaluar si el comportamiento del cloro residual era consecuente con la posición del lugar de muestreo, pues se esperaba que si las muestras eran tomadas de corrido, los niveles de cloro deberían disminuir gradualmente dependiendo de la lejanía a la planta de tratamiento.. 32.

(33) Los resultados fueron consignados en un reporte diariamente. El formato de toma de muestras se presenta como anexo 2. Para la aplicación de la técnica en campo, fue necesaria la utilización de los siguientes materiales e instrumentos: • Un medio de transporte (motocicleta). • Un maletín. • Dos frascos de vidrio ámbar de 100 ml, para las soluciones de tiosulfato de sodio. • Un recipiente de vidrio de 100 ml para la solución de ácido acético. • Un frasco gotero de 50 ml para el indicador de almidón. • Un recipiente de 500 g para el yoduro de potasio. • Una espátula metálica. • Una probeta plástica de 250 ml, con un gotero con el fin de realizar los aforos. • Un erlenmeyer de 500 ml. • Un soporte universal con pinza y nuez. • Una bureta de 25 ml. • Un kit de indicador de cloro con o-Tolidina. Los lugares de muestreo se sitúan geográficamente según lo indican las siguientes figuras, en donde las líneas purpuras claras representan la red principal de distribución del acueducto:. 33.

(34) La Ricarda. Cafe Los Nogales. Labrantia. REDES. Los Recuerdos Los Recuerdos. El Refugio Lucitania. Pasto. LEYENDA. Cafe. Pasto. Pasto. Bocatomas. Pasto. Cafe. Lorena. Estructuras Desarenadores. Yolombo. Villa Flor. Nacimiento. Filo Bonito. Planta. Cafe. Villa Cristina Acueducto de Altagracia Tanque El Tesoro. Tanques. Centros poblados. Pasto El Jardin Piscina. P3. El Porvenir. La Mancha. El Jardin. Las Palmas. Pasto La Trinidad. Las Camelias Piscina. La Angelita. El Eden. 1 1 5 3 7 5 0 m .E 11 11 55 33 77 55 00 1mm1 ..5EE 3 7 5 0 m . E. Pasto. P4. La Gaviota. Pasto. Puerto Rico. Tanque Altagracia Alegria Verdun. El Bosque. El Tigre. Paraiso. Colina Campestre. La Granja. Caserio Alegrias. Pasto. El Campestre Escuela La Estrella Alto Alegrias Barcinal Pasto Piscina La Esperanza El Galpon La Castilla La Palma Cafe Cafe Las Julias. Pasto. Planta de Tratamiento Acueducto Alegrias-Tribunas El Diamante La Quiebra Pasto La Divisa. Rastrojo. El Paraiso. P2. Desarenador Cestillal Bajo. Rastrojo. VEREDA ALEGRIAS. La Curva. Bocatoma Cestillal Bajo. Condina. Campo Alto Bonito de Futbol. Planadas Pasto Cafe. Cafe La Fortuna La Piedad. Cafe. Cafe. Rastrojo. 1015000 m.N 1015000 m.N 1015000 1015000 m.N m.N. El Placer. Loma Linda Piscina. Nacimiento Verdum. La Cabana. Cafe. Planadas Los Las Quince Letras Guayacanes. Las Montanitas La Maria. Planta Alegrias Pasto P1. VEREDA ALEGRIAS. Villa Gladis. Cafe. Los Angeles La Querendona. Cafe. FIGURA 5. Ubicación geográfica de los puntos de muestreo: P1, P2, P3 y P4. 34.

(35) 1 1 5 0 0 0 0 m . E. 1 1 5 0 0 0 0 m . E. Tanque Cañaveral. A PEREIRA. 1020000 1020000 m.N m.N. P7. P6. El Prado Cafe. Cafe. Piscina Cafe. Tanque de Agua El Retorno (La Berraquera). El Idilio. Buena Vista Cafe. Cafe. El Jardi n. Cafe. La Amapola. Mi Casita. El Jardin. Villa Pandora El Bolsillo La Soledad Piramo Tanque de Agua. Cafe. Los Naranjos. Cafe Piramo. La Esmeralda Centro Docente Filo Bonito El Recuerdo. Vil la Maria La Union. Cafe VEREDA FILO BO NITO Corral Cafe. Bis caya El Paraiso. El Jardin Piscina Hacienda La Cr istalina. Trilladora Cafe Buenavista El Potrerito. Cafe. Cafe. Bella Miranda Tanque de Agua OviedoLos Naranjos Cafe La Vaga. Corral. Las Palmas. 1 1 5 0 0 0 0 m . E 1 1 5 0 0 0 0 m . E. 1 1 5 0 0 0 0 m . E 1 1 5 0 0 0 0 m . E. La Graciel a Las Lomas Establo. El Jardi n. VEREDA TINAJAS Villa Valentina. Tanque de Agua. La Comar ca. El Horizonte Los Naranjos. El Bosque. Pastos La Union Naranjal. Guadua Guadua. Pastos. La Marraner a. Cafe. 1017500 m.N 1017500 m.N 1017500 m.N 1017500 m.N Cafe. El Placer El Refugio (El Placer) Cafe. Silo Secadero Cafe La Esperanza. Cafe Alejandria. Cafe. El Penol VEREDA MONTE LARGO. San Nicolas Pastos. Los Limones La Esperanz a. La Vega Las Brisas Las Brisas VEREDA ALTAMIRA El Descanso El Encanto Los Limones Guayabito El Porveni r Toc oney Las Brisas Di scoteca Las Violetas El Jazmin Monte Largo Tienda La Inspeccion La Secreta Paraiso Instituto Docente Cafe Monte Largo El PlanLas Violetas El Clavel La Adriana Santa Marta La Trocha Buena Vis ta La Cascada Pis cina La Miranda Panoramas Hacienda El Alto Los Nietos El Recuer do La Miranda Mundo Malo. Cafe Yuca. Cafe. El Bos que Pasto. El Idilio. Cafe. Silos. Piscina Monterrey Tienda El Progreso El Acuario Villa Milena Tienda El Diamante Naranjales. La Teresita. Tanque de Agua El Prado. El Pencil. Cafe Rancho Bonito Los Claveles Cafe Piscina El Brillante El Eden El Mirador Benefic iadero Cafe VEREDA FILO BO NITO. El Guayabo. Las Brisas. Cafe El Porvenir Cafe. La Tatabrera. El Barranco. La Aurora. La Selva La Balastrera. Faro Aeropuerto Matec ana La Estrel la Filo Bonito El Rincon Santo El Naranjo. Beneficiadero. Bajo Monte Largo. VEREDA MONTE LARGO. Hacienda La Gracios a. La Graciosa. Pena Lisa. Mir a Valle Cafe. Casa Vieja. El Faro. La Elvira Baja La Quebrada. Cafe. La Selecta. A PEREIRA. A. Cafe. ALTAGRACIA La Esperanza. La Secreta. La Bretana. La Guajira Escuela Nueva Tinajas. Britania. La Angelita. Finca Llano Grande. Tinajas. Pote de Tierra. Pasto VEREDA FILO BO NITO. El Cafeto. La Perla El B rillant e. La Moravia. La Congoja. Cafe Villa Piedad El S inai. Cancha de Futbol El Otono. La Mallely. El Rubi La Estrella. Pinos. Marmato Casagrande La Tata El Kiosko. VEREDA FILO BO NITO. Vado. La Ilusion La GuairaLos. Pena Roja. El D iamante. Fundibuje La Pradera El S ilencio. Nogal es. El Recreo. Pasto. La Miranda Past o. Piscina. La Floresta El H ogar de Los Muchachos Nucleo Escolar Rural de A ltagracia. La Cabana. Pasto. La Ponderosa. Cafe. Cancha de Futbol La Esperanza El Guayabi to. Los Combos. Pasto. Fonda La Una. Colegio Gonzalo Mejia Echeverri. El Volcan. Piscina. Buenos Aires Buenos Air es. La Sirena El P orvenir Cancha de Futbol La Zarzam ora. El Recreo. La Floresta El M onte. Los Abuelos La Libertad. Villa Aurora. Cafe Pasto. Piscina. Pasto. La Yolanda. San Pedr o Buenos. La Corea. Centro Poblado Altagracia Iglesia Pentecostal Tanque Monumento a de Agua La Vir gen Aires. BARRIO LEON SUAREZ. Cafe. La Carmelita. URBANIZACION Palermo ARCO IRISSan Carlos. La Mortoria. VEREDA EL JAZM IN. Pasto. VEREDA EL J AZMIN. La Holanda. BARRIO BUENOS AI RES. La Campina. Union Santa Barbara. La Bermina. Estacion de Policia Cooperativa Depar tamental Telecom de Caficultores Antena Telecom. Horizonte El Refugio Lucitania. Estacion Gasolina Puesto de Salud Altagracia. Las Bri sas. Cafe. Vill a Sofia Restaurante Escolar Altagracia BARRIO BARRIO CRIS TINA GOMEZ COLORADO Escuela Maria Crist ina Fonda Carpa Roja BARRIO SANTIAGO TRUJILLO. Ruina El Hoyo La Camelia. 1 1 5 0 0 0 0 m . E 1 1 5 0 0 0 0 m . E. 1 1 5 0 0 0 0 1 m 1 . 5 E 0 0 0 0 m . E. Tanque Jazmin 1. Vill a Crist ina Acueducto de Altagr acia Tanque El Tesoro. Piscina. El Porvenir. La Mancha. Los Lagos. Calle Larga. La Trinidad Invers iones El Anhelo. Villa Flor. P5. El Jaz min. Las Violetas. Esc uela El Jazmin 1015000 m.N 1015000 Tanque de Agua 1015000 1015000 m.N Caserio El Jazmin VEREDA El Castillo EL JAZMIN. La Cabanita m.N m.N. Samarcanda. La Coralia San Mi guel Los Naranjos El Aguacate Tanque La Graciela de Agua Li verpool La Coralia. P4. Las Palmas Las Montanitas La Cabana. La Maria. El Paraiso. Cementerio La Virgen del Carmen. La Trinidad. Tanque Altagracia. El Jordan Miravalle. El H oyo. Alegria Verdun. La Sonora. A PEREIRA. El Porvenir La Cabana La Cabanita El Naranjal. La Samarita. VEREDA EL JAZM IN. La Gaviota. El Descanso. El Placer La Sonorita Cafe. Travesuras Rincon Santo. El Triangulo. Travesuras. Cafe. La Esperanza. Puerto Arturo. FIGURA 6. Ubicación geográfica de los puntos de muestreo: P4, P5, P6 y P7. 35.

(36) RESULTADOS Y DISCUCIÓN. Reconocimiento de las condiciones experimentales del método yodométrico para la determinación de cloro residual La aplicación de la técnica fue una terea que ocupó casi las dos primeras semanas de la fase experimental del desarrollo del proyecto; periodo en el cual además de preparar las soluciones estequiométricas (patrón de yodo y tiosulfato) y buscar la concentración más útil del indicador (solución de almidón), se realizaron las pruebas preliminares de la utilización del método en las instalaciones del acueducto donde fue adecuado un espacio para éste fin.. 36.

(37) En realidad el presunto “laboratorio” constaba de un reducido espacio en un rincón de las oficinas administrativas equipado de 1 mesa plástica y 2 sillas. Mas a lo largo de la práctica éste espacio resultó suficiente pues gracias a los ensayos preliminares y la toma de las primeras muestras, se descubrió que la metodología para la toma, conservación y transporte de la muestra propuesta en el anteproyecto era obsoleta ya que al llegar las muestras al laboratorio, ya habían perdido la gran mayoría de su contenido en cloro, hecho que se evidenció al realizar las valoraciones y encontrar ausencia total del analito en muestras que según el indicador de o-tolidina medidas antes del transporte presentaban niveles adecuados de cloro residual. Se llegó a la conclusión de que en el transporte de la muestra el cloro se liberaba de la solución y al abrir el recipiente éste se perdía irremediablemente a la atmósfera, por lo cual de forma obligatoria las determinaciones deberían ser realizadas en campo utilizando los implementos descritos en la figura 8. Los ensayos preliminares permitieron reconocer las distintas fases por las que se atraviesa a la hora de realizar las determinaciones diferenciando las coloraciones características, las adiciones secuenciales de reactivos y asignando cada propiedad de la solución valorada a un fenómeno químico. En cuanto al procedimiento secuencial, se pudieron diferenciar 2 etapas, la primera que va desde la toma de la muestra hasta la adición de KI y la segunda desde éste punto hasta la obtención del punto final por adición de tiosulfato. La validación del método constó básicamente en la valoración de una muestra, su posterior dilución para conseguir una concentración conocida y la posterior valoración de ésta con el fin de observar si se encontraba una congruencia entre el valor obtenido y el esperado, mas es poco lo que se puede aseverar de estos resultados pues debido a las ya nombradas propiedades del cloro, existe una perdida continua, constante e inevitable del cloro en las soluciones, la cual se ve afectada por factores como la temperatura, el recipiente, la cantidad de líquido en el que está disuelto el cloro, la agitación, pH, etc. Sin. 37.

(38) embargo el método mostró un comportamiento muy consecuente y podemos considerar que no presenta errores. Debido a que el procedimiento implica varios cambios de coloración por la inclusión de más de una reacción, es importante que se tengan claro el significado u origen de cada cambio en la coloración y las especificaciones generales de los reactivos que gracias a la experimentación se pudieron obtener, así:. • El primer cambio en la coloración de la muestra, de traslúcida a amarillenta, se debe a la presencia de yodo molecular que se libera de la reacción del KI con el Cl2, tornando amarillenta la solución. • Con la adición de tiosulfato la solución se aclara debido a que el yodo por acción del valorante se reduce nuevamente a yoduro el cual es traslúcido en solución. • El almidón torna la solución azul, puesto que forma un complejo en presencia del yodo, complejo que desaparece para dar el punto final de la titulación por adición de solución de Na2S2O3 necesario para reducir la totalidad del yodo disociando el complejo.. 38.

(39) • Las coloraciones amarilla del yodo y azul del complejo son coloraciones estequiométricas que nos permiten, por su intensidad, tener una idea leve del nivel de cloro que presenta una muestra de agua. • Si al adicionar el KI la tonalidad amarillenta de la solución no es medianamente intensa, se debe adicionar indicador de almidón seguidamente y no después de adicionar tiosulfato para procurar que la determinación del punto final sea evidenciada de una más fácil manera. • Las soluciones patrón (yodo y tiosulfato) deben ser renovadas mensualmente, preparándose en recipientes ámbar de una capacidad de 4 L, preferiblemente. El patrón de yodo puede ser preparado en menor cantidad, aproximadamente 2 L. Es de total obligatoriedad el uso de recipientes ámbar para evitar a la exposición a las sustancias que presentan características de ser termolábiles y fotolábiles. • La solución valorante de Tiosulfato de sodio debe ser valorada cada vez que se pretendan realizar las valoraciones, pues su concentración varía muy frecuentemente siendo por lo general menor con el transcurrir del tiempo. La concentración más útil de éste reactivo para las determinaciones varía de las condiciones naturales de cada red de distribución, pero un valor de 0.0015 N presenta mejor factibilidad a la hora de no desfasarse con el consumo de reactivo. Adicionar a la solución de tiosulfato 0.0015 N, se debe poseer otro con una concentración de por lo menos la mitad. • La solución patrón de yodo posee un periodo de vida útil de aproximadamente un mes, tiempo en el cual se comporta satisfactoriamente pero después del cual pierde sus propiedades. La concentración requerida es de 0.001 N.. 39.

(40) • El ácido acético transvasado en recipientes de plástico es útil sólo los dos primeros días, pues posteriormente la adición de éste causa interferencia que no hacen posible la formación del complejo azul. • El yoduro de potasio sólido se debe conservar en un lugar seco y fresco para evitar que sea contaminado oxidándose. • La solución indicadora de almidón debe ser preparada con calentamiento para asegurar la completa solubilización del almidón con una concentración que oscile entre 1,5 g/100 ml – 2,0 g/100 ml, adicionarse a la muestra en la cantidad de 1.5 ml aproximadamente y prepararse semanalmente; ya que la refrigeración hace que el almidón pierda su solubilidad y si se evita ésta, la solución empieza a presentar hongos y partículas extrañas enturbiándose y perdiendo sus propiedades. • El punto final para las muestras muy diluidas debe ser corroborado muy cuidadosamente frente un contraste blanco, pues el cambio de tonalidad es muy breve pero se da. • La muestra después de alcanzar el punto final debe dejarse reposando por lo menos medio minuto, pues en raras ocasiones la solución retoma el color después de varios segundos. • El tratamiento estequiométrico de los datos para obtener la magnitud del cloro residual en la muestra valorada se puede ver en el anexo 3.. 40.

(41) Monitoreo de cloro residual en el circuito Alegrías alto – Filobonito. El monitoreo de la red procedió con la toma y valoración de muestras en las locaciones nombradas teniendo en cuenta las siguientes consideraciones que llevaron a obtener los presentes resultados: Planta de tratamiento Alegrías (P1):. Este sitio de muestreo es quizá el más importante de todos ya que en este lugar se controlan dos variables muy importantes que determinan la proporción de cloro en la red como lo son el caudal de salida de agua tratada (sin cloro) y el caudal de 41.

(42) la motobomba responsable de inyectar la solución cloradora, ambos valores son reportados junto con los niveles de cloro residual. Teniendo en consideración que estos aspectos son los únicos posibles de controlar y haciendo la relación: caudal de salida/caudal cloración con el porcentaje de datos dentro del rango permisible de cloro residual, como se demuestra en el gráfico 1, encontramos que no se presenta un comportamiento lineal y modelable por lo cual no es posible la manipulación de estos valores para optimizar el proceso de cloración, o no al menos hasta que se comprendan la razones de este comportamiento difuso.. Relación de caudales (Lagua/Lcloración) 3,7 3,7. Porcentaje de datos dentro del rango admisible (%) 50 57,14. 1,11. 0. 1,06 1,45. 100 57,14. 0,85. 100. 1,52 1,11. 100 100. 1,19. 65,71. 0,54. 100 TABLA 5. Datos: gráfico 1. 42.

(43) %. Relación de caudales. GRÁFICO 1. Relación de caudales (salida y cloración) contra porcentaje de datos dentro del rango admisible de cloro residual en cada reporte. Notamos claramente que a diferentes valores de relación de caudales se obtiene resultados óptimos, pero incluso a valores muy similares se obtienen porcentajes de datos dentro del rango permisible muy distintos, por ejemplo para el caso del valor 1,1 tenemos tanto totalidad de datos acertados como erróneos. De la totalidad de las muestras valoradas hasta la quinta semana en la planta de tratamiento Alegrías, el 90,91% se encuentran dentro del rango admisible de cloro residual, presentando un buen comportamiento aunque teniendo en cuenta que éste es el punto de partida del agua potable, su porcentaje de cumplimiento de la norma debería ser de un 100%.. Alegrías alto, finca “La quiebra” (P2):. 43.

(44) Este lugar presenta una característica especial, pues el suministro se da por una línea habilitada para el sector de Alegrías alto diferente a la que conduce el agua hacia Altagracia. La finca “La quiebra” es el sitio de muestreo más inmediato de consumo del agua potabilizada en la red por lo cual es donde cualquier anomalía en las características del agua será más notoria y de mayor impacto, sin embargo por el diálogo sostenido con los habitantes de la residencia se infiere que al menos en las características organolépticas no se presentan alteraciones, pues no presenta mal olor, sabor, presencia de sustancias flotantes ni mal aspecto. En ocasiones el índice de cloro residual es en ésta locación es mayor que en la planta esto se debe a la cercanía de los sitios ya que cualquier cambio que se presente en las condiciones de la planta alterará el suministro en toda la red pero se notará en pocos segundos en los subcircuitos que sirven las diferentes residencias del sector de Alegrías alto. Claramente es imposible que el cloro disuelto en el agua provenga de una fuente diferente a la aplicación en la planta. Si se toma la idea de un comportamiento normal del cloro en la red como una mayor proporción a mayor cercanía a la planta, las alteraciones producidas en los niveles de cloro se pueden explicar también por las características cambiantes propias del agua captada en la planta, ya que un agua con alto contenido de materia orgánica, inorgánica o microbiológica aumenta la cantidad de cloro necesaria para ser tratada. Cloro adicionado (mg) 0,32544. Cloro residual (mg/L) 0,36. 0,30058. 0,33. 0,27572 0,25086. 0,29 0,071. 44.

(45) 0,226. 0,052. 0,19888 0,17402. 0,062 0,048. 0,14985. 0,09. 0,12543 0,0999. 0,043 0,028. 0,07548. 0,019. 0,04995. 0,014. TABLA 6. Datos: gráfico 2 Cloro residual (mg/l). Cloro adicionado (mg). GRÁFICO 2. Demanda de cloro: agua cruda. De acuerdo a los resultados experimentales se puede determinar que la demanda de cloro para el agua cruda captada en la planta de alegrías es de 1,04 mg Clz por cada litro de agua, más es necesario adicionar un exceso de 1,00 mgClz/L. Posterior a la realización de la determinación de la demanda de cloro del agua cruda se realizó para el agua clarificada, el valor obtenido fue de aproximadamente la mitad siendo la magnitud real 0,50 mgClz/L.. 45.