Determinación estadística de la influencia de los parámetros del control de calidad del agua potable de los municipios de Floridablanca, Girón y Bucaramanga.
Ana Milena González Sáenz.
Trabajo de grado para título de microbióloga Industrial.
Universidad De Santander – UDES.
Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y Agropecuarias. Programa de Microbiología Industrial.
Determinación estadística de la influencia de los parámetros del control de calidad del agua potable de los municipios de Floridablanca, Girón y Bucaramanga.
Ana Milena González Sáenz.
Trabajo de grado para título de microbióloga Industrial.
Director:
Jorge Daniel Osorio Márquez. Microbiólogo.
Codirector:
Giampaolo Orlandoni Merli. Msc.
Universidad De Santander – UDES.
Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y Agropecuarias. Programa de Microbiología Industrial.
Agradezco a Dios. Por bendecirme y guiarme a lo largo de mi carrera, por ser el apoyo y fortaleza en
aquellos momentos de dificultad y de debilidad.
Gracias a mi madre y hermana por ser los principales promotores de mis sueños, por confiar y creer en mis expectativas, por los consejos, valores y principios que me han inculcado.
Agradezco a los docentes de la Universidad de Santander, por haber compartido sus conocimientos a lo largo de la preparación de mi profesión, de manera especial, al
Microbiólogo Jorge Daniel Osorio Márquez y al Msc. Giampaolo Orlandoni Que me han guiado con su paciencia,
TABLA DE CONTENIDO.
RESUMEN. ... 15
INTRODUCCIÓN. ... 19
1.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ... 21
1.1. Descripción del Problema ... 21
1.2. Delimitación del problema. ... 23
2.JUSTIFICACIÓN. ... 24
3.OBJETIVOS. ... 25
3.1. Objetivo General. ... 25
3.2. Objetivos Específicos... 25
4.ALCANCE Y LIMITACIONES. ... 26
5.MARCO REFERENCIAL. ... 27
5.1. Estado del Arte. ... 27
5.2. Marco teórico. ... 30
5.2.1. Agua Potable ... 30
5.2.2. Contaminación del agua ... 32
5.2.3. Plantas de Tratamiento ... 36
5.2.4. Control de Procesos. ... 37
5.2.5. La estadística una herramienta en el control de procesos ... 40
5.2.5.1. Métodos estadísticos ... 40
5.4. Marco Legal ... 46
6.DISEÑO METODOLÓGICO DE LA INVESTIGACIÓN ... 47
7.RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 51
7.1. Estudio exploratorio de los datos suministrados del municipio de Bucaramanga ... 51
7.1.1. Análisis Estadístico descriptivo de Bucaramanga ... 51
7.1.2. Análisis Estadístico Multivariante de Bucaramanga. ... 58
7.2. Estudio exploratorio descriptivo de los datos suministrados del municipio de Floridablanca... 64
7.2.1. Análisis Estadístico descriptivo de Floridablanca. ... 64
7.2.2. Análisis Estadístico Multivariante para Floridablanca ... 69
7.3. Estudio exploratorio descriptivo de los datos suministrados del municipio de Girón .. 74
7.3.1. Análisis Estadístico descriptivo ... 75
7.3.2. Análisis Estadístico Multivariante. ... 79
7.3.2.1. Modelo de regresión lineal - Coeficiente de correlación PEARSON ... 79
7.4. Evaluación de las variables mediante el Modelo estadístico de Calidad de Agua. ... 84
7.4.1. Modelo estadístico para la ciudad de Bucaramanga ... 84
7.4.2. Modelo estadístico para la ciudad de Floridablanca ... 87
7.4.3. Modelo estadístico para la ciudad de Girón. ... 90
8.CONCLUSIONES ... 93
9.RECOMENDACIONES ... 94
10.BIBLIOGRAFÍA ... 95
LISTADO DE TABLAS.
Tabla 1. Normatividad Nacional para el Agua potable en Colombia ... 46
Tabla 2: Correlación lineal de Pearson Municipio de Bucaramanga ... 59
Tabla 3: Correlación lineal de Pearson Municipio de Floridablanca ... 70
Tabla 4: Correlación lineal de Pearson Municipio de Girón ... 79
Tabla 5: Datos de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos analizados ... 106
Tabla 6: Datos parámetros fisicoquímicos y microbiológicos analizados Floridablanca. ... 112
TABLA DE FIGURAS:
Figura 1: Interpretación coeficiente de Pearson. ... 41
Figura 2. Clasificación agua potable según IRCA ... 45
Figura 3: Etapas de la metodología ... 48
Figura 4: Diagrama de caja para el IRCA Bucaramanga ... 55
Figura 5. Diagrama de caja para la Turbidez. Bucaramanga ... 56
Figura 6: Diagrama de caja para el Aluminio Bucaramanga. ... 57
Figura 7: Diagrama de caja para el pH Bucaramanga. ... 58
Figura 8: Datos tratados en Infostat – Matriz de datos de dispersión Bucaramanga ... 61
Figura 9: Datos tratados en Infostat – Componentes principales Bucaramanga ... 63
Figura 10: Datos tratados en Infostat – Valores componentes principales ... 64
Figura 11: Diagrama de caja para el IRCA Floridablanca ... 66
Figura 12: Diagrama de caja para el Turbidez Floridablanca ... 67
Figura 13: Diagrama de caja para el Aluminio Floridablanca ... 68
Figura 14: Diagrama de caja para el pH Floridablanca ... 69
Figura 15: Datos tratados en Infostat – Matriz de datos de dispersión Floridablanca ... 72
Figura 16: Datos tratados en Infostat – Componentes principales ... 73
Figura 17 Datos tratados en Infostat – Valores componentes principales ... 74
Figura 18: Diagrama de caja para el IRCA Girón. ... 76
Figura 19 Diagrama de caja para el Turbidez Girón. ... 77
Figura 20: Diagrama de caja para el Aluminio Girón... 78
Figura 22 Datos tratados en Infostat – Matriz de datos de dispersión ... 82
Figura 23 Datos tratados en Infostat – Componentes principales... 83
Figura 24: Datos tratados en Infostat – Valores componentes principales ... 84
Figura 25: Modelo para Bucaramanga ... 85
Figura 26: resultados del modelo para Bucaramanga ... 87
Figura 27: Modelo para Floridablanca ... 88
Figura 28: resultados del modelo para Floridablanca ... 89
Figura 29: Modelo para Girón. ... 90
TABLA DE ILUSTRACIONES.
Imagen 1. Planta Bosconia………...102
Imagen 2. Planta Morrorico……….103
Imagen 3. Planta la Flora……….104
Glosario
AGUA CRUDA: Es el agua natural que no ha sido sometida a proceso de tratamiento para su potabilización.
AGUA ENVASADA: Es el agua potable tratada, envasada y comercializada con destino al consumo humano, entendida como un producto de la industria alimentaria.
AGUA POTABLE O AGUA PARA CONSUMO HUMANO: Es aquella que, por cumplir las características físicas, químicas y microbiológicas, en las condiciones señaladas en el presente decreto y demás normas que la reglamenten, es apta para consumo humano. Se utiliza en bebida directa, en la preparación de alimentos o en la higiene personal.
ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD: Es el estudio que permite evaluar los riesgos a que están expuestos los distintos componentes de un sistema de suministro de agua.
ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DEL AGUA: Son los procedimientos de laboratorio que se efectúan a una muestra de agua para consumo humano para evaluar la presencia o
ausencia, tipo y cantidad de microorganismos.
ANÁLISIS COMPLEMENTARIOS: Es el procedimiento que se efectúa para las determinaciones físicas, químicas y microbiológicas no contempladas en el análisis básico, que se enuncian en la presente Resolución y todas aquellas que se identifiquen en el mapa de riesgo.
ANÁLISIS FÍSICO Y QUÍMICO DEL AGUA: Son aquellos procedimientos de laboratorio que se efectúan a una muestra de agua para evaluar sus características físicas,
químicas o ambas. CARACTERÍSTICA: Término usado para identificar elementos, compuestos, sustancias y microorganismos presentes en el agua para consumo humano.
BUENAS PRÁCTICAS SANITARIAS: Son los principios básicos y prácticas
operativas generales de higiene para el suministro y distribución del agua para consumo humano, con el objeto de identificar los riesgos que pueda presentar la infraestructura.
CALIDAD DEL AGUA: Es el resultado de comparar las características físicas, químicas y microbiológicas encontradas en el agua, con el contenido de las normas que regulan la materia.
CLORO RESIDUAL LIBRE: Es aquella porción que queda en el agua después de un período de contacto definido, que reacciona química y biológicamente como ácido hipocloroso o como ión hipoclorito.
COLOR APARENTE: Es el color que presenta el agua en el momento de su recolección sin haber pasado por un filtro de 0.45 micras.
DESINFECTANTE: Es el tiempo requerido desde la aplicación del desinfectante al agua hasta la formación como producto del residual del desinfectante, de forma que esa
ESCHERICHIA COLI - E-coli: Bacilo aerobio Gram Negativo no esporulado que se caracteriza por tener enzimas específicas como la β galactosidasa y β glucoronidasa. Es el indicador microbiológico preciso de contaminación fecal en el agua para consumo humano.
POBLACIÓN SERVIDA O ATENDIDA: Es el número de personas abastecidas por un sistema de suministro de agua. PREVALENCIA DE SUSTANCIAS QUÍMICAS: Son las sustancias químicas presentes en el agua para consumo humano, que permanecen en forma periódica o continua.
SUSTRATO DEFINIDO ENZIMÁTICO: Prueba que contiene sustratos hidrolizables para la detección de las enzimas ß D galactosidasa de los coliformes y de las enzimas ß D galactosidasa y ß glucoronidasa de la E. coli. El nutriente indicador permite que los
microorganismos objeto de la prueba, una vez incubados en un medio reactivo, produzcan color o fluorescencia, indicando y confirmando la presencia del microorganismo objeto de
investigación.
RESUMEN.
Título: Determinación estadística de la influencia de los parámetros del control de calidad del agua potable de los municipios de Floridablanca, Girón y Bucaramanga.
Autores: Ana Milena González Sáenz.
Palabras Claves: Control de procesos, Agua potable, Modelo estadístico.
Descripción:
El agua potable es indispensable para el ser humano y debido a esto, las empresas que suministran este recurso deben mantener un control sobre las características fisicoquímicas y microbiológicas después de un proceso de potabilización. Los resultados de los análisis fisicoquímicos y microbiológicos para el caso de Colombia, son comparados con los límites máximos permisibles establecidos en la resolución 2115 de 2007, que adicionalmente con el cálculo del índice de riesgo de calidad del agua potable (IRCA) permite establecer un criterio de calidad del agua tratada.
Este trabajo pretende, determinar a través de herramientas estadísticas la influencia de los parámetros analizados en el agua potable y su correlación con el IRCA; teniendo como principal propósito, conocer la dinámica de estas variables. De acuerdo al análisis estadístico descriptivo se halló que para los tres municipios los parámetros cloro residual y pH presentaron un
variación alto (>30%). Por otra parte, en el modelo de regresión lineal, las variables cloruros, sulfatos, dureza aluminio y alcalinidad tuvieron una correlación positiva para los tres municipios con un coeficiente de correlación entre 0,50 y 0,90. El análisis de componentes principales redujo significativamente la dimensionalidad de los parámetros evaluados en el estudio, indicando que la turbiedad es el parámetro de correlación mayor el IRCA.
ABSTRACT
Title: Statistical determination of the influence of the quality control parameters of drinking water in the municipalities of Floridablanca, Girón and Bucaramanga
Authors: Ana Milena González Sáenz.
Keywords: Process control, Drinking water, Statistical model.
Description:
Drinking water is essential for human beings and due to this, the companies that supply this resource must maintain control over the physicochemical and microbiological characteristics after a purification process. The results of the physicochemical and microbiological analyzes for the case of Colombia, are compared with the maximum permissible limits established in
resolution 2115 of 2007, which additionally with the calculation of the drinking water quality risk index (IRCA) allows to establish a criterion of quality of the treated water.
This work intends to determine, through statistical tools, the influence of the parameters analyzed in drinking water and its correlation with the IRCA; having as main purpose, to know the dynamics of these variables. According to the descriptive statistical analysis, it was found that for the three municipalities the chlorine residual and pH parameters showed a low
30%). On the other hand, in the linear regression model, the variables chlorides, sulphates, aluminum hardness and alkalinity had a positive correlation for the three municipalities with a correlation coefficient between 0.50 and 0.90. The principal component analysis significantly reduced the dimensionality of the parameters evaluated in the study, indicating that turbidity is the major correlation parameter of the IRCA.
INTRODUCCIÓN.
A través de los años, el ser humano ha desarrollado diferentes procedimientos y herramientas que le han permitido mantener y adaptar los diferentes recursos que están en la naturaleza. Uno de estos recursos es el agua, el cual es considerado importantes para los seres vivos ya que se encuentra involucrado prácticamente en todos los procesos que se dan en la tierra tanto a nivel físico, químico como biológico, entre otros. De este modo, el hombre al desarrollar tratamientos para mejorar la calidad del agua e incluir sistemas de verificación y control, ha logrado que esta sea viable para el consumo y uso en otras actividades domésticas e industriales.
De este modo las diferentes entidades gubernamentales, tanto nacionales como
internacionales, han establecido normas que regulan dichas características, según el uso que se le dé al agua ya sea cruda o tratada. En el caso del agua para consumo humano, las normas se hacen más restrictivas debido a que, deben proteger la salud pública y prevenir cualquier daño a la salud por los diferentes compuestos que puede contener el agua si no es tratada adecuadamente, al considerar que esta sirve como transporte de sustancias y organismos perjudiciales para la salud (Chullunuy, 2011), la normatividad Colombiana, Decreto 1575 de 2007 y la Resolución 2115 de 2007, dan los lineamientos y bases para el control del agua potable después de su tratamiento, estas normas manejan el Índice de Riesgo de la calidad del agua (IRCA), el cual establece si las características del agua representan o no un riesgo al ser consumidas.
necesario mantener un control estricto sobre el proceso de potabilización, lo que hace necesario mantener el monitoreo frecuente de dichas características fisicoquímicas y microbiológicas.
Al tener una gran cantidad de datos que se generan de los monitoreos de calidad de agua, por lo general, suelen ser almacenados sin ningún tipo de tratamiento o mayor propósito, más que el de dar a conocer una característica del agua que se da por las sustancias y/o organismos que pueda contener. De este modo, en este trabajo se contempló a la estadística como una herramienta fundamental que contribuye al control de las variables analizadas y dan
conocimiento a otros comportamientos claves dentro del control de procesos; de este modo, “la aplicación de técnicas estadísticas permite mejorar el diseño espacial y temporal de los
monitoreos, logrando, a menor costo y esfuerzo, igual calidad de información” (Rossen, 2009). Es así como, la combinación entre los lineamientos establecidos por las normas que establecen los valores máximos admisibles de cada parámetro analizado en el agua, junto con algunas técnicas estadísticas, se pueden mantener bajo control la calidad del recurso. Crear bases de datos funcionales que permitan conocer la tendencia de sustancias fisicoquímicas y/o
microorganismos, como también crear alertas tempranas cuando existan variaciones
significativas en dichas propiedades,” un correcto análisis estadístico permite reducir el número de variables, así como también identificar aquellas más relevantes que determinan las
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
1.1. Descripción del Problema
Las condiciones del agua en su estado natural, no siempre son óptimas para el consumo humano o labores de tipo doméstico. Por ello, se hace necesario realizar un tratamiento que permitan mejorar las condiciones fisicoquímicas y/o microbiológicas del agua, ya que esto permite eliminar todas aquellas sustancias y microorganismos que pueden ser perjudiciales para el ser humano. La sociedad colombiana ha estipulado los parámetros, responsabilidades,
mediciones y otros factores necesarios para garantizar el tratamiento eficiente de las aguas para consumo humano que se distribuyen en los acueductos nacionales, con la finalidad de poder certificar y demostrar su calidad fisicoquímica y microbiológica.
En Colombia, el decreto 1575 de 2007, establece el sistema para la protección y control de la calidad del agua para consumo humano, y define el índice de riesgo de la calidad del agua (IRCA) como el grado de riesgo de ocurrencia de enfermedades relacionadas con el no
cumplimiento de las características físicas, químicas y microbiológicas del agua para consumo humano. Si bien, el IRCA contempla los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos (33 parámetros) para dar cumplimiento a la reglamentación vigente, poco puede compararse a los parámetros exigidos por otros países, como es el caso de España, el cual exige hasta 53
De acuerdo al informe del ingeniero Luis Alberto Morantes Rincón, subdirector
Ambiental del Acueducto Metropolitano de Bucaramanga (AMB), sobre la calidad del agua en el área metropolitana de Bucaramanga, publicada en vanguardia Liberal, el 58 % de la fuentes hídricas tienen mala calidad al presentar bajos niveles de oxígeno disuelto y altas
concentraciones de materia orgánica; un 21% es regular y el otro 21% tiene una calidad
aceptable, principalmente la que proviene de los ríos y quebradas, particularmente el Río de Oro que se encuentra con el Río Suratá en el Café Madrid; por lo que la mayoría de los vertimientos que llegan a las fuentes hídricas provienen de las redes de alcantarillado (Chio, 2017).
Por otra parte, Johan Fernando Suárez Fajardo, director de la facultad de Ingeniería Ambiental de la Universidad Pontificia Bolivariana de Bucaramanga afirma que las empresas agrícolas, pecuarias e industriales son responsables de que las cuencas hídricas se vean afectadas por contaminantes tales como grasas, químicos y excrementos de animales, descargados
clandestinamente en los cauces de los ríos Fonce, Suárez, Sogamoso, Lebrija y Tona a nivel departamental, y en la ciudad los ríos de Oro, Manco y Suratá (Universidad Pontificia Bolivariana, 2017).
Formulación Del Problema.
¿Cuáles son las variables fisicoquímicas y microbiológicas del agua de consumo humano suministrada en los municipios de Bucaramanga, Girón y Floridablanca, más relevantes
estadísticamente para ejercer un control sobre el riesgo?
1.2. Delimitación del problema.
1.2.1. Espacial: El estudio contempla la ciudad de Bucaramanga y los municipios de Floridablanca y Girón.
2. JUSTIFICACIÓN.
El agua potable es un recurso muy valioso para el ser humano, prácticamente está involucrado en gran parte de las actividades realizadas por el hombre, desde la preparación de alimentos, consumo, aseo personal e industrial. De allí que, el control sobre las características físicas, químicas y microbiológicas, deben ser garantizadas, controladas y monitoreadas constantemente, es decir se debe mantener un programa de vigilancia de la calidad de agua potabilizada dentro de las empresas tanto públicas, privadas y mixtas, que tengan bajo su jurisdicción el abastecimiento del agua potable a la población.
3. OBJETIVOS.
3.1. Objetivo General.
Determinar estadísticamente la influencia de los parámetros del control de calidad del agua potable de los municipios de Floridablanca, Girón y Bucaramanga.
3.2. Objetivos Específicos
Evaluar estadísticamente los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos
analizados por el AMB que más influyen en la calidad del agua potable suministrada en cada municipio, cuya base de datos se compondrá de 10 años (2008 a 2017).
Estimar la influencia de los parámetros estadístico para la calidad del agua potable
4. ALCANCE Y LIMITACIONES.
5. MARCO REFERENCIAL.
5.1. Estado del Arte.
La revisión documental de artículos de investigación dirigidos a la temática estudio de la calidad del agua de los municipios de Floridablanca, Girón y Bucaramanga entre el periodo del 2008 a 2017, arrojó algunos estudios realizados a nivel local, nacional e internacional.
A nivel local son escasas las investigaciones o estudios dirigidos a abordar la temática, en el trabajo de investigación de (Acuña, 2008) titulado “Modelo de correlación entre las variables medibles en línea que afectan el proceso de determinación de la dosis óptima de coagulante en la planta de tratamiento de agua potable de Bosconia, del Acueducto Metropolitano de
Bucaramanga S.A. E.S.P.” describe los resultados obtenidos a través del análisis de redes neuronales, además permite desarrollar un modelo de correlación entre las variables de agua cruda: pH, Turbiedad, color y alcalinidad, donde las variables turbiedad y color fueron las que más influencia tuvieron sobre el modelo. De igual manera, la autora describe “La planta de tratamiento de agua potable Bosconia es una planta que cubre el 26% de la demanda de la población del área metropolitana de Bucaramanga por su eficiencia y tamaño se puede
considerar como la más grande y puede llegar a captar aproximadamente un caudal de 2400 L/s, y tratar turbiedades de hasta 3000 NTU. Esta planta mantiene condiciones inestables de
Por otra parte, (Rstrepo, 2013), en su estudio titulado “aplicación de índices
fisicoquímicos y biológicos para la determinación de la calidad del agua del río frío”, tuvo en cuenta la comunidad de macroinvertebrados bentónicos, los cuales son de vital importancia para el entendimiento de la estructura y funcionamiento de los ecosistemas de agua dulce, los cuales son los principalmente usados a diario para las actividades humanas, como en actividades domésticas de lavado y baño. Dicha comunidad ofrece al medio ambiente una importante herramienta para programas de hidrobiología, biomonitoreos y planes de manejo de recursos hídricos. Como bioindicadores de calidad de agua se obtuvo información relevante del grado de deterioro de las fuentes. El estudio fue realizado desde diferentes perspectivas del el Río Frío, comprendidos entre la parte alta de la cuenca hasta su desembocadura, para establecer su grado de contaminación. Se determinó la complementariedad existente entre los índices bióticos y los fisicoquímicos, constituyéndose en herramientas de evaluación de la calidad de las aguas y el impacto ambiental de los vertimientos que confluyen sobre cuerpos receptores, pues según sus hallazgos a medida que se acerca a la desembocadura de la petar se evidencia la presencia de macroinvertebrados resistentes a la contaminación, lo cual pone de manifiesto el vertimiento de aguas contaminadas en ese punto de muestreo.
A nivel nacional los estudios son más evidentes, tal es el caso de (Simanca, Monica; Alvarez, Beatriz; Paternina, Roberth, 2010), se consideran de gran valor en cuanto a los resultados y las evidencias que en ellas se expone en relación con la temática del presente
totales y conductividad; las características químicas: alcalinidad, sulfatos, dureza total, hierro total, aluminio, cloruros y cloro residual; y las características bacteriológicas: coliformes totales, coliformes fecales y Pseudomonas sp., en 16 empresas envasadoras de agua para consumo humano en el municipio de Montería departamento de Córdoba durante cinco meses. Allí evidenciaron que las variaciones de la calidad del agua cruda en el transcurso del estudio influyeron en la calidad final de la misma. Teniendo en cuenta los parámetros legales
relacionados con el cumplimiento del Decreto 1575 del 2007 y las Resoluciones 2125 del 2007 y 12186 de 1991 del Ministerio de la Protección Social de Colombia, se encontró que todas las muestras tomadas cumplían con los parámetros de aceptación de estas leyes.
5.2. Marco teórico.
5.2.1. Agua Potable
El agua potable, se define como el agua libre de microorganismos patógenos, de minerales y sustancias orgánicas que puedan producir efectos fisiológicos adversos y que sea apta para el consumo humano y para todo uso doméstico habitual, incluida la higiene personal, debe ser estéticamente aceptable y, por lo tanto, debe estar exenta de turbidez, color, olor y sabor desagradable. Puede ser ingerida o utilizada en el procesamiento de alimentos en cualquier cantidad, sin temor por efectos adversos sobre la salud. (Rios, Agudelo, & Gutierrez, 2017)
Puede provenir de los arroyos, de los lagos, y de aquella que se filtra a través de capas de suelo y roca en la tierra. Esta disuelve o absorbe las sustancias con las cuales hace contacto, siendo algunas de esas sustancias inocuas, es entonces cuando el agua adquiere la denominación de agua mineral, la cual posee un sabor diferente al de natural siendo más agradable para el ser humano; sin embargo el hecho que sea más agradable no significa que sea apta para su
consumo, pues posee ciertos elementos químicos que se consideran contaminantes que pueden causar mal sabor en el agua y pueden llegar a ser peligrosos. (D & G, 2018).
Según la Organización Mundial de la Salud - OMS La calidad del agua potable es una cuestión que preocupa en países de todo el mundo, en desarrollo y desarrollados, por su repercusión en la salud de la población. Cada día, se vez más limitado y su consumo va en aumento, tanto que existen algunas regiones en el planeta donde abunda su escasez, además de ser un recurso para la vida, es indispensable para el desarrollo de los diferentes procesos biológicos. En la actualidad el 97,5% del agua en el planeta es salada, el restante 2,5% es agua dulce, aunque la gran mayoría está atrapada en los casquetes polares, glaciares o capas
subterráneas profundas; motivo por el cual, solo se tiene acceso a tan sólo el 0,26% del agua dulce del planeta (OMS, 2018).
El acceso al agua y el saneamiento, son unos de los principales temas a tratar dentro de los criterios de salud pública y desarrollo, por lo que las personas de escasos recursos son los que se benefician menos, en especial las personas que viven en invasiones, por desventajas como acumulación de basuras en el agua, malos olores, ocasionando mortalidad infantil. Por esta razón la crisis del agua afecta a millones de personas en el mundo, especialmente en aquellos países pobres y se ven reflejadas en las múltiples enfermedades relacionadas con la calidad y el abastecimiento de la misma.
5.2.2. Contaminación del agua
El agua que bebemos, algunas veces se contamina con sustancias químicas o bacterias, esto se debe a que el entorno natural puede estar contaminando el agua, ya sea provenientes de rocas o del suelo como es caso del arsénico y en el caso de la contaminación antrópica, esta es producto de fábricas, de las aguas residuales y la escorrentía de granjas, entre otros (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo territorial, 2017).
La contaminación del agua es la falta de pureza o condiciones especiales de consumo o utilización, que puede generar efectos negativos en la salud humana o de cualquier ser vivo durante un determinado periodo de tiempo, esto debido a loa alteración de las propiedades físicas, químicas y biológicas de la misma (SMA, 2015).
Las personas que más expuestas están a la contaminación del agua, son las comunidades de zonas rurales y población pobre en el casco urbano. Dentro de las enfermedades más comunes por el consumo de aguas contaminadas con Nitritos, se encuentra un trastorno en la sangre de lactantes llamado “síndrome del niño azul” y podría ocasionar defectos de nacimiento y abortos (OEHHA, 2018).
5.2.2.1. Principales contaminantes del agua.
desechos de carácter orgánico que se han vertido en ríos, lagos o embalses sin haber sido tratados previamente, y de forma adecuada.
Desechos que requieren oxígeno: los desechos orgánicos pueden ser descompuestos Por bacterias que usan oxígeno para biodegradarlos.
Sustancias químicas inorgánicas: ácidos, compuestos de metales tóxicos (mercurio, plomo) que envenenan el agua.
Sustancias químicas orgánicas: petróleo, plásticos, plaguicidas y detergentes que amenazan la vida.
Sustancias radiactivas que pueden causar defectos congénitos y cáncer.
Además de esto, existen enfermedades asociadas a estos factores; de las 37 enfermedades más comunes entre la población de América Latina, 21 están relacionadas con la falta de agua y con agua contaminada. En todo el mundo estas enfermedades representan 25 millones de muertes anuales; además el desabastecimiento de agua potable a parte de generar efectos sociales y económicos, en la salud causa enfermedades gastrointestinales (Instituto Nacional de Salud, 2016).
5.2.2.2. Calidad microbiológica del agua potable.
La calidad microbiología del agua hace referencia a la no afectación de la salud humana al contener algún tipo de microorganismo. Es así que la garantía de la salubridad microbiológica del abastecimiento de agua apta para el consumo humano, se centra en el tratamiento realizado desde la cuenca de captación, hasta su llegada al consumidor; por esta razón se hace necesario el control de monitoreo constante y periódico, con el fin de reducir los niveles de peligrosidad (Pérez, Andrea; Torres, Patricia y Cruz, Camilo, 2009). La protección y calidad del agua es competencia de las empresas encargadas de proveer el servicio y es obligación del gobierno regular y establecer las normas para evitar enfermedades en el ser humano, producto de un mal tratamiento de la misma.
La microbiota que representa un riesgo para el ser humano, por ende, tiene la capacidad de generar enfermedades por su consumo se puede encontrar en grandes cantidades en las heces humanas o de animales de sangre caliente, las cuales son capaces de generar enfermedades diarreicas que, dependiendo del colectivo, pueden desencadenar en la muerte (Molleda Monica, 2016). Los patógenos fecales son los que más inquietan a la hora de fijar metas sanitarias relativas a la salubridad microbiológica (Tobón, Sandra, Agudelo, Ruth Y Gutiérrez, Lina, 2017).
Es de vital importancia que existan planes de salubridad relacionados con el consumo del agua, pero fundamentalmente en la salubridad microbiológica del agua de bebida, estableciendo medidas de control mitigando o eliminando los peligros presentes en ella, además se debe
A continuación, se describen los principales tipos de microorganismos responsables de la transmisión de enfermedades por el agua (Moro, Alberto, 2018).
5.2.2.2.1. Protozoos: Los protozoos que pueden aparecer de manera más frecuente y son responsables de epidemias son el ‘Crytosporidium’ y ‘Giardia lamblia’. Ambos están ampliamente distribuidos en la naturaleza, sus portadores son el ser humano y
animales. Se protegen en el ambiente formando unas esporas conocidas como
ooquistes que le permiten vivir largos períodos de tiempo hasta que son ingeridos. La principal vía para contraer una enfermedad de este tipo es la vía fecal-oral. La
sintomatología incluye diarreas, fiebre, dolores abdominales, náuseas y vómitos siendo grave en personas inmunodeprimidas.
5.2.2.2.2. Bacterias: Son el grupo más importante de presencia en las aguas potables y en cuanto a número de epidemias causadas en el mundo; la más importante de este grupo es la Escherichia coli (E. coli), es un tipo de bacterias coliformes fecales que se encuentran comúnmente en los intestinos de los animales y de los seres humanos; Cuando una persona sufre de E. coli, en el tracto gastrointestinal, los síntomas son náusea, vómito, diarrea y fiebre. La detección de estas bacterias en el agua, hace referencia a una contaminación fecal-oral.
bruta, aunque debido a que es muy poco resistente a la acción del cloro, rara vez aparece en el agua. La salmonelosis presenta como síntomas gastroenteritis aguda que en casos graves puede llegar a la muerte. La vía normal de infección es la fecal-oral. Los tipos de Salmonella que producen enfermedades más graves son la ‘Salmonella typhi’ (responsable de las fiebres tifoideas) y la ‘Salmonella paratyphi’ y ‘Salmonella schottmuelleri’ (fiebres paratifoideas) potable (Tobón, Sandra, Agudelo, Ruth Y Gutiérrez, Lina, 2017).
5.2.3. Plantas de Tratamiento
La finalidad de una planta de tratamiento de agua potable es obtener unas aguas con las características fisicoquímicas y microbiológicas adecuadas al uso que se les vaya a dar, por lo que la combinación y naturaleza exacta de los procesos varía en función tanto de las propiedades de las aguas de partida como de su destino final.
Se denomina estación de tratamiento de agua potable (ETAP) al conjunto de estructuras y sistemas de ingeniería para volver el agua optima y pueda ser consumida por el ser humano, para ello se debe cumplir con unos principios clave:
Combinación de barreras múltiples (diferentes etapas del proceso de
potabilización) con el fin de lograr condiciones de riesgo bajas.
Tratamiento integrado
Tratamiento por objetivo, es decir lograr reducir los parámetros que
afectan la calidad del agua.
Debe haber una capacidad en la planta más alta que la demanda máxima
La planta de tratamiento no debe parar su operación, independientemente si alguno de sus componentes se encuentra en mantenimiento. (Diseprosa, 2018).
5.2.4. Control de Procesos.
El control de proceso en cualquier industria, garantiza que el producto final o servicio cumpla con las especificaciones y el nivel de calidad requerido. Para ello, se hace necesario tener un control riguroso y exhaustivo en cada operación que se desarrolle. Dentro de los propósitos de un sistema de control de procesos es mantener las condiciones del producto según los estándares de calidad lo exijan de acuerdo a los estándares máximos admisibles por las normas
correspondientes. Lo cual implica controlar el proceso a tal punto que la desviación de resultado final sea mínima.
De acuerdo a (Pastrana, 2018) “El sistema de control nos permitirá una operación del proceso más fiable y sencilla, al encargarse de obtener unas condiciones de operación estables, y corregir toda desviación que se pudiera producir en ellas respecto a los valores de ajuste”. De esta manera, dentro de las características del control de procesos se pueden nombrar las siguientes:
1. Mantener estable el sistema aun cuando existan condiciones anormales o
acontecimientos inesperados.
2. Conseguir condiciones de operación según el objetivo formulado para el
3. Trabajar adecuadamente bajo varias condiciones operativas.
Por otra parte, La automatización en la industria ha sido uno de los cambios más notorios que han marcado su evolución, logrando así aumentar la producción, mejorar la calidad, reducir costos, cumplir con los requisitos medioambientales, entre otros. Y no cabe duda de que es un requisito básico actualmente para llevar un proceso organizado y eficiente (Prada, Cesar, 2004).
Ahora bien, la instrumentación, control y automatización de los procesos, pueden llegar a ser del 20 a 50% de las inversiones totales de un sistema determinado, de este modo un ICA contiene cuatro componentes funcionales (Vásquez, Carlos; et al, 2017).
Un equipo de calidad con personas que posean un profundo sentido de pertenencia
al sistema y a la planta de tratamiento, y que adicionalmente estén comprometidos con una ética de mejora continua.
Un sistema de instrumentación para poder recopilar información adecuada sobre
las variables de los procesos.
Un sistema de monitoreo para adquirir, procesar y visualizar los datos, detectar y
aislar situaciones anormales, asistir en el diagnóstico y toma de decisiones, y finalmente simular las consecuencias de los diferentes ajustes en la operación. Es crucial contar con un sistema adecuado de adquisición y reporte de datos.
Un sistema de control para alcanzar los objetivos de operación. Esto puede
La motivación para mantener un control en los procesos de potabilización se da principalmente por las perturbaciones que pueda llegar a tener el sistema de la planta de
tratamiento, debido a que afecta directamente sus funciones; lo ideal es poder cuantificar dichos impactos a tiempo y poder controlarlos inmediatamente o en el menor tiempo posible. En las PTA se generan perturbaciones que van desde cambios en el caudal, composición del mismo y concentración de los compuestos y como dice (Vásquez, Carlos et al) “Eventos discretos tales como tormentas de lluvia, derrames tóxicos y picos de carga también pueden ocurrir de vez en cuando. Como resultado, la planta casi nunca se encuentra en un estado de equilibrio, sino que está sujeta a un comportamiento transitorio o dinámico todo el tiempo”.
La medición de las variables fisicoquímicas y microbiológicas permite conocer parte del funcionamiento de la PTA, ya que cualquier dato anómalo da una alerta sobre el tratamiento que se está llevando a cabo. Es así como, la priorización dentro de un proceso es fundamental a continuación se nombrar algunas de estas prioridades:
Mantener la planta en funcionamiento según los procesos requeridos junto con los
equipos y personal que intervienen.
Cumplir con los requerimientos de calidad del efluente que finalmente para el caso
de las plantas de tratamiento de agua potable resulta ser el producto final.
Disminuir costo.
Integrar los procesos de la planta de tratamiento como lo requiere un proceso
5.2.5. La estadística una herramienta en el control de procesos
El “Control Estadístico de Procesos” nació a finales de los años 20 en los Bell Laboratories. Su creador fue Walter. A. Shewhart, quien en su libro “Economic Control of Quality of Manufactured Products” (1931) marcó la pauta que seguirían otros discípulos distinguidos (Joseph Juran, W.E. Deming, etc.). Resulta admirable el ingenio con el que plantea la resolución de problemas numéricos pese a las evidentes limitaciones de los medios de cálculo disponibles en su época (Arturo & Rojas, 2006).
Como consecuencia de todo lo anterior, si un proceso normal está en control estadístico, la característica de calidad del 99,73% de los elementos fabricados estará comprendida entre µ − 3𝜎 𝑦 µ + 3𝜎. El parámetro µ depende del punto en el que centremos el proceso. Sin embargo,
σ depende del número y variabilidad de las causas comunes del proceso y por lo tanto es intrínseca a él. Por lo tanto, 6σ es la Variabilidad Natural del proceso o capacidad del proceso.
Teniendo en cuenta lo anterior “Un modelo es una forma de sintetizar conocimiento de un proceso y la base de una toma de decisiones racional.” Este modelo estadístico permitirá mantener un control para este caso puntual sobre los procesos de las plantas de tratamiento.
5.2.5.1. Métodos estadísticos
se analiza mediante la regresión lineal el coeficiente de correlación Pearson se interpreta de acuerdo a lo que se muestra a continuación (figura 1).
Figura 1: Interpretación coeficiente de Pearson.
Fuente: Hernández et al. Metodología de la investigación (1997).
5.2.5.1.2. Análisis por componentes principales (PCA): El análisis de
el cual explica la máxima variabilidad de las muestras; el segundo PC se escoge de forma que sea ortogonal al primero mostrando la máxima variabilidad de las muestras una vez restada la explicada por el primer PC. Esta técnica está definida por la norma de la ASTM E131 como un procedimiento matemático para resolver conjuntos de datos hallando
componentes o vectores ortogonales entre sí, llamados componentes principales (PC), cuya combinación lineal se aproxima a los datos originales de acuerdo al grado de exactitud deseado (Polanco, Josué, 2016).
5.3. Marco Conceptual
5.3.1. Análisis Fisicoquímicos: El análisis Fisicoquímico permite conocer las características básicas de un elemento, que sirvan como indicador de la calidad del mismo, en el caso del agua, busca evaluar aspectos fundamentales como su pH, acidez, cloruros, oxígeno, humedad, grasas, proteínas, color, olor, etc. El análisis fisicoquímico del agua es de vital importancia para conocer la magnitud de las cargas que llegan a un cuerpo receptor, permitiendo determinar el tratamiento que se deba efectuar para disminuir la contaminación y evaluar la eficiencia de las plantas de tratamiento (Izasa Scientific, 2017).
5.3.2. Agua superficial (AS): Son aquellas que se encuentran sobre la superficie del suelo. Esta se produce por la escorrentía generada a partir de las precipitaciones o por el afloramiento de aguas subterráneas. Pueden presentarse en forma corrientosa, como en el caso de corrientes de ríos y arroyos, o quietas si se trata de lagos, reservorios,
embalses, lagunas, humedales, estuarios, océanos y mares (Castro, Luz y Orozco, Luz, 2015). Para propósitos regulatorios, suele definirse al agua superficial como toda agua abierta a la atmósfera y sujeta a escorrentía superficial. Una vez producida, el agua superficial sigue el camino que le ofrece menor resistencia.
consumo humano. Este indicador es el resultado de asignar el puntaje de riesgo para las características contempladas allí por no cumplimiento de los valores aceptables
establecidos.
Cuando el puntaje resultante está entre 0 y 5% el agua distribuida es apta para consumo humano y se califica en el nivel Sin Riesgo. Cuando el IRCA está entre 5.1 y 14% ya no es apta para consumo humano, pero califica con nivel de riesgo bajo; entre 14.1 y 35% califica con nivel de riego medio y no es apta para consumo humano; cuando el IRCA clasifica entre 35.1 y 80% el nivel de riesgo es alto y entre 80.1 y 100% el agua distribuida es inviable sanitariamente
(Resolución 2115, 2007).
El cálculo del índice de riesgo de la calidad del agua para consumo humano – IRCA, se realiza utilizando las siguientes fórmulas:
Figura 2. Clasificación agua potable según IRCA Tomado: (Resolución 2115, 2007).
5.3.4. Plan de control de la calidad (PCC): Instrumento técnico a través del cual se establecen un conjunto de medidas necesarias para aplicar, asegurar y hacer cumplir la norma sanitaria a fin de proveer agua inocua, con el fin de proteger la salud de los consumidores (ministerio de salud del peru, 2011).
5.4. Marco Legal
Dentro de la normativa nacional se han establecido varias regulaciones para el agua potable con el fin de proteger la salud pública. A continuación, en la tabla 1 se encuentran estas regulaciones:
Tabla 1. Normatividad Nacional para el Agua potable en Colombia
NORMATIVIDAD POR LA CUAL:
Ley 9 de 1979 Se dictan medidas y establece el control sanitario de los usos del agua.
Decreto 1575 de 2007 Establece el sistema para la protección y control de la calidad del agua, con el fin de monitorear, prevenir y controlar los riesgos para la salud humana causados por su consumo.
Resolución 2115 de 2007 Reglamenta el control y la vigilancia
del agua para el consumo humano,
recomendando valores máximos permisibles
para parámetros físicos, químicos y
microbiológicos
6. DISEÑO METODOLÓGICO DE LA INVESTIGACIÓN
La metodología que se utilizó en esta investigación fue un estudio descriptivo analítico multivariante que permitió observar y describir el comportamiento de varias variables, en este caso las relacionadas con los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos analizados del agua potabilizada en las plantas de tratamiento que transportan y distribuyen para los municipios de Floridablanca, Girón y Bucaramanga.
Hipótesis nula.
El modelo estadístico generado requiere las mismas variables indicadoras de la calidad de agua utilizadas para el cálculo del IRCA.
Hipótesis alternativa
El modelo estadístico generado requiere un menor número de variables indicadoras de la calidad de agua comparado con el cálculo del IRCA.
Figura 3: Etapas de la metodología Fuente: Autora, 2018
ETAPA 1:
Recolección de información y revisión bibliográfica.
Información primaria: base de datos del acueducto metropolitano de
Bucaramanga (AMB)
Información secundaria: Fuentes en línea, libros, revistas, artículos
científicos, entre otros.
ETAPA 2:
Tratamiento estadístico de los datos recopilados
Evaluación mediante estadística descriptiva de la información. Análisis multivariante: Análisis de correlación de parámetros: modelo de
regresión lineal y componentes principales
ETAPAS DE LA METODOLOGÍA
ETAPA 3:
Estimación de las variables con mayor influencia estadística
Estimación de las variables del modelo.
Etapa 1: Recopilación información y revisión bibliográfica.
Toda la información fue de consulta libre de las bases de datos del Acueducto
Metropolitano de Bucaramanga (AMB). Los resultados fisicoquímicos y microbiológicos son anuales para cada municipio (Girón, Floridablanca y Bucaramanga).
(http://www.amb.com.co/frmInformacion.aspx?inf=126).
Las fuentes de información secundaria se consultaron a partir de sitios web, artículos científicos, revistas y periódicos asociados a la calidad del agua.
Etapa 2: Tratamiento estadístico de los datos recopilados análisis estadístico descriptivo y análisis estadístico multivariante.
Una vez se obtuvo la base de datos de los tres municipios correspondientes se construyó una base de Excel, la cual se consolidó como la tabla maestra de datos que se trabajaron con la versión estudiantil del software estadístico Infostat, en el que inicialmente se realizó un análisis descriptivo de las variables con el fin de organizar la información, sintetizarla, ver sus
Para el análisis multivariante se realizó un análisis de regresión lineal que permitió conocer el coeficiente de correlación de Pearson, es decir que tan correlacionados están los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos con el IRCA. Asimismo, mediante un análisis de componentes principales se describió la correlación entre todas las variables, respecto al IRCA, ordenándose por la cantidad de varianza para así poder reducir la dimensionalidad de un
conjunto de datos.
Etapa 3: Estimación del modelo estadístico para calidad del agua potable.
7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
De acuerdo a la metodología de investigación, en primer lugar, se realizó el análisis estadístico y se dividió en dos partes, el primero mediante un análisis estadístico descriptivo que representó una primera impresión de los datos, su comportamiento y variabilidad en el tiempo y en segunda medida, mediante un análisis multivariante en el cual se revisó el comportamiento de todas las variables fisicoquímicas y microbiológicas, y la correlación entre sí, con el fin de determinar cuál de ellas tiene una mejor influencia para calidad del agua potable.
7.1.Estudio exploratorio de los datos suministrados del municipio de Bucaramanga
7.1.1. Análisis Estadístico descriptivo de Bucaramanga
Dentro del análisis descriptivo (anexo 2, tabla 7) en la zona de Bucaramanga se encontró una desviación estándar mínima para las variables de turbiedad con un valor de 0,05, aluminio con 0,02 y hierro con un valor de 0,04. Esto permitió decir que, estas variables no presentan variaciones significativas en los datos recolectados en el trascurso del tiempo establecido, por lo que se pueden esperar valores muy similares a la media en las próximas mediciones que se realicen; en cambio las que más dispersión presentaron a través de los años de registro fueron alcalinidad y dureza, con valores de 5,69 mg/L y 6,51 mg/L, respectivamente.
También puede haber aumento, cuando se realiza la toma de muestras y se almacenan, permitiendo que se ganen o pierdan gases disueltos. Por otra parte, al momento de realizar el proceso de sedimentación la aireación de las aguas incorporan dióxido de carbono y reaccionan en forma de bicarbonatos que aumentan su concentración (Severiche Sierra, Manual de Métodos Analíticos para la Determinación de Parámetros, 2013).
De igual manera, cuando hay una alta concentración de dureza, existe una gran posibilidad que sea por la presencia de los metales alcalinotérreos en el agua. Entre los más comunes de encontrar se encuentran el Magnesio (Mg) y el Calcio (Ca). También depende de las condiciones del medio para su solubilidad en el agua. Dependiendo de la concentración de la Dureza el agua puede considerarse blanda con valores entre 0 – 100 mg CaCO3/L,
moderadamente dura entre 101 – 200 mg CaCO3/L, dura entre 200 – 300 mg CaCO3/L y muy dura cuando es mayor a 300 mg CaCO3/L.
Desde el punto de vista sanitario, las aguas duras son tan satisfactorias para el consumo humano como las aguas blandas; sin embargo, un agua dura requiere demasiado jabón para la formación de espuma y crea problemas de lavado; además deposita lodo e incrustaciones sobre las superficies con las cuales entra en contacto, así como en los recipientes, calderas o
calentadores en los cuales se calienta (IDEAM, 2007, p. 2).
El error estándar indica que las variables analizadas por lo general no sobre pasan un valor de 2 mg/L, UNT, o la unidad de medición que corresponda, a excepción de la
conductividad que obtuvo un valor de 6,82 µS/cm y en el caso de la variable recuento de Heterótrofos con 5,05 UFC/100 ml.
bibliografía diferentes tipos de rangos establecidos para poder indicar si este es bajo o alto, en este caso se dijo que un CV, menor a 10% es bajo, entre 10% y 20% es moderado, entre 20% y 30% es alto y mayor a 30% es muy alto (Gordon, Roman y Camargo, Ismael, 2015). Es así como se halló que las variables con menor cv fueron el cloro residual, pH, conductividad, alcalinidad y dureza, presentando los valores más bajos (<10%), mientras que, las variables con valores más altos (>30%) fueron la turbiedad, color, aluminio, hierro, nitratos y recuento de microorganismos heterótrofos e IRCA. Para este último, es importante recordar que es un cálculo que involucra diferentes parámetros tanto fisicoquímicos como microbiológicos que generan presentan altas variaciones en el valor final del IRCA; aun así, mientras este mantenga una clasificación baja es decir por debajo de 5%, no afecta la calidad del recurso ni su viabilidad sanitaria de acuerdo a lo estipulado en el artículo 15 de la resolución 2115 de 2007.
La presencia en solución de diferentes sustancias como iones metálicos naturales (cobre, plomo, aluminio, mercurio) humus y materia orgánica disuelta, hace que el color en las muestras de agua sea más concentrado y por ende se halle una concentración más alta. Por otra parte, la presencia que microorganismos heterótrofos es un indicio de que el tratamiento en el proceso de desinfección (descontaminación) fue inadecuado o que se produjo una contaminación posterior. “Estas bacterias pueden colonizar superficies interiores de las cañerías de agua y tanques de almacenamiento (a menudo llamado "rebrote") y crecen formando una biopelícula cuando las condiciones son favorables, es decir, presencia de nutrientes, temperaturas cálidas, bajas concentraciones de desinfectantes y tiempos largos de almacenamiento” (Marchad, 2007)
que una sola variable no puede indicar la calidad completa del agua, pero si puede dar una primera impresión frente a las condiciones que tiene el recurso tratado.
Inicialmente, el IRCA, al representar la relación de las variables fisicoquímicas y microbiológicas de interés sanitario y referentes a la salud pública mediante una puntuación específica para cada variable, resulta ser un cálculo muy importante que debe tenerse en cuenta para catalogar como potable el agua después de un tratamiento de potabilización especifico. De acuerdo al porcentaje obtenido de este cálculo, se conoció el verdadero impacto del sistema de tratamiento y al igual el riesgo para la salud; por lo que, al obtenerse un valor bajo, significó que los parámetros en su totalidad cumplieron con las concentraciones máxima admisibles
referenciada en la resolución 2115 del 2007 o en otro caso las variables que sobrepasaron dicha concentración su puntuación resultó afectar el valor del IRCA. La puntuación del IRCA se evidenció en la calificación tanto cualitativa como cuantitativa.
Figura 4: Diagrama de caja para el IRCA Bucaramanga Fuente: Datos AMB
La Turbidez debe su variación a diferentes factores que pueden ser la presencia de diferentes tipos de sólidos que contribuyen a que esta variable aumente su valor y depende de la remoción de los mismos para que sea baja. Siempre y cuando se mantengan valores acordes con la norma de calidad de agua potable, esta variable puede tener un rango de variación sin que esto afecte la calidad del agua, aun así, la ponderación de esta variable en el IRCA es una de las más alta y con el simple hecho de lograr la puntuación, el agua automáticamente presenta un BAJO nivel de riesgo en el que se considera que necesita reevaluar el proceso de tratamiento de acuerdo a lo expuesto en la resolución 2115 de 2007.
Figura 5. Diagrama de caja para la Turbidez. Bucaramanga Fuente: Datos AMB
El aluminio (figura 6) tuvo mayor variación para el año 2008, pero a partir del año 2012 al 2017 ha mantuvo valores con menor dispersión. En este caso, como dichos cambios en la concentración pudo deberse tanto a factores naturales como antrópicos y esto se evidenció para el último caso; una posible mejora en la utilización y dosificación del floculante para que haya disminución del aluminio en el agua potabilizada.
Figura 6: Diagrama de caja para el Aluminio Bucaramanga. Fuente: Datos AMB
datos se encontraron agrupados sin mayor variación. Únicamente para el año 2010 se presentó una variación significativos con valores atípicos leves.
Figura 7: Diagrama de caja para el pH Bucaramanga. Fuente: Datos AMB
7.1.2. Análisis Estadístico Multivariante de Bucaramanga.
Ahora bien, mediante el análisis de correlación lineal de Pearson se identifició la correlación entre las variables, lo cual permitió identificar aquellos parámetros de control que ayudaron a identificar comportamientos anómalos en el sistema de tratamiento.
Observando la tabla 2, la correlación de las variables con respecto al IRCA; se dedujo que las variables que presentaron mayor relación con el IRCA fueron los sulfatos y dureza con un coeficiente de correlación de Pearson igual a 0,7, y 0,9, respectivamente.
Tabla 2: Correlación lineal de Pearson Municipio de Bucaramanga
Color A U PC Cl r esid u al mg Cl2/L T u rb iedad UNT p H u n id ad es Cond u ctivid ad Ol or y S ab or Alu m in io mg Al/L Alc ali n id ad mg CaC O 3/L Dure za mg CaC O3/ L Clor u ros mg Cl /L S u lfat os mg S O4/ L Hi er ro mg F e/L Nitr atos mg NO3/L Nitr itos mg NO2/L Colifor m es T otale s E . coli IRC A
Color A UPC 1,0 0,1 0,0 0,4 0,0 1,0 0,2 0,7 0,0 0,3 0,0 0,8 0,2 1,0 1,0 1,0 0,0 Cl residual
mg Cl2/L
-0,1 1,0 0,0 0,7 0,0 1,0 0,3 0,7 -0,1 1,0 0,2 0,7 0,0 1,0 1,0 1,0 0,0 Turbiedad U
NT 0,3
-0,3 1,0 0,0 0,0 1,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 0,4 0,0 1,0 1,0 1,0 0,0
pH unidades
-0,1 0,0
-0,2 1,0 0,0 1,0 -0,2 0,0 0,8 0,0 -0,2 0,8 0,1 1,0 1,0 1,0 0,1
conductividad 0,4 0,4
-0,4 0,5 1,0 1,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,0 1,0 1,0 0,2 Aluminio mg
Al/L 0,1
-0,1 0,7 -0,1
Color A U PC Cl r esid u al mg Cl2/L T u rb iedad UNT p H u n id ad es Cond u ctivid ad Ol or y S ab or Alu m in io mg Al/L Alc ali n id ad mg CaC O 3/L Dure za mg CaC O3/ L Clor u ros mg Cl /L S u lfat os mg S O4/ L Hi er ro mg F e/L Nitr atos mg NO3/L Nitr itos mg NO2/L Colifor m es T otale s E . coli IRC A Alcalinidad m
g CaCO3/L 0,0 0,0
-0,5 0,4 0,8 0,0
-0,5 1,0 0,0 0,0 0,0 0,6 0,0 1,0 1,0 1,0 0,1 Dureza mg Ca
CO3/L 0,2 -0,2
-0,3 0,0 1,0 0,0
-0,3 0,7 1,0 0,0 0,0 0,5 0,0 1,0 1,0 1,0 0,9 Cloruros mg
Cl /L 0,1 0,0
-0,4 0,3 0,9 0,0
-0,5 0,8 0,8 1,0 0,0 0,4 0,0 1,0 1,0 1,0 -0,5 Sulfatos mg S
O4/L 0,3 -0,1
-0,1 -0,1 0,8 0,0
-0,1 0,3 0,7 0,5 1,0 0,5 -0,1 1,0 1,0 1,0 0,7 Hierro mg Fe/
L 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 0,1 0,1 1,0 0,7 1,0 1,0 1,0 0,2
IRCA 0,2
-0,3 0,7 -0,1
-0,2 0,0 0,4
-0,2 0,0
-0,1 0,0 -0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 1,0
Fuente: Elaboración propia con datos de AMB y con el programa INFOSTAT.
Las altas concentraciones de dureza en el agua pueden verse afectada ante la adición de sustancias como el jabón. El efecto más conocido en lugares en los que el agua de
A continuación, en la figura 8 la matriz de datos de dispersión permitió evidenciar gráficamente el comportamiento de la dispersión entre las variables con mayor correlación. Entre esta se relacionan las variables de cloro residual, turbiedad, conductividad, alcalinidad, dureza, sulfatos, recuento de heterótrofos y el IRCA. Se puede resaltar que, la turbiedad presenta una gran correlación con el IRCA y que son directamente proporcionales, ya que, si uno aumenta el otro también, lo cual resulta ser coherente si se revisa la ponderación de la turbiedad en el IRCA de acuerdo a la resolución 2115 de 2007.
7.1.2.2. Componentes principales
Figura 9: Datos tratados en Infostat – Componentes principales Bucaramanga Fuente: Elaboración propia con datos de AMB
Figura 10: Datos tratados en Infostat – Valores componentes principales Fuente: Elaboración propia con datos de AMB
7.2. Estudio exploratorio descriptivo de los datos suministrados del municipio de Floridablanca.
7.2.1. Análisis Estadístico descriptivo de Floridablanca.
la presentaron las variables de turbiedad con un valor de 0,05, aluminio con 0,02 y hierro con un valor de 0,04. Esto permitió decir que, estas variables no presentaron gran variación en los 10 años. Los parámetros fisicoquímicos que mayor dispersión presentaron fueron alcalinidad, dureza y sulfatos, con valores en la desviación estándar promedio de 5,69, 6,51 y 5,15, respectivamente. En el caso del Error Estándar, indica que los datos generados en su mayoría obtuvieron valores bajos para este parámetro estadístico que no superan en la mayoría de los casos un valor de 6 mg/L, UNT, o la unidad que corresponda según la variable analizada. Para el caso de la conductividad y el recuento de heterótrofos si se evidencia mayor dispersión de los datos con valores de 24 µS/cm y 17,5 NMP.
El Coeficiente de Variación para las variables de cloro residual, pH y dureza, presentaron los valores más bajos con 4,7%, 3,92% y 9,4%, lo que indica una baja dispersión de los datos.
El diagrama de Caja y Bigotes, permitió reconocer gráficamente la dispersión de los datos. Para el municipio de Floridablanca, también se analizó las variables de turbiedad, IRCA, pH y hierro.
Figura 11: Diagrama de caja para el IRCA Floridablanca Fuente: Datos AMB
Figura 12: Diagrama de caja para el Turbidez Floridablanca Fuente: Datos AMB
Figura 13: Diagrama de caja para el Aluminio Floridablanca Fuente: Datos AMB, 2018
Figura 14: Diagrama de caja para el pH Floridablanca Fuente: Datos AMB
7.2.2. Análisis Estadístico Multivariante para Floridablanca
7.2.2.1.Modelo de regresión lineal - Coeficiente de correlación PEARSON.
Tabla 3: Correlación lineal de Pearson Municipio de Floridablanca Cl r esid u al mg Cl2/L T u rb iedad UNT Color A U PC p H u n id ad es con d u ctivid ad Ol or y S ab or Alu m in io mg Al/L Alc ali n id ad mg CaC O 3/L Dure za mg CaC O3/ L Clor u ros mg Cl /L S u lfat os mg S O4/ L Hi er ro mg F e/L Nitr atos mg NO3/L Nitr itos mg NO2/L Colifor m es T otale s E. c oli IRC A Cl residual
mg Cl2/L 1,0 0,7 0,5 0,8 0,7 1,0 0,2 0,9 0,3 1,0 0,3 1,0 0,0 0,5 1,0 1,0 0,6 Turbiedad U
NT 0,0 1,0 0,0 0,5 0,1 1,0 0,0 0,0 0,4 0,0 0,1 0,1 0,0 0,0 1,0 1,0 0,0
Color A UPC
-0,1 0,7 1,0 0,9 0,0 1,0 0,8 -0,1 0,7 0,2 0,7 0,0 -0,1 0,2 1,0 1,0 0,0
pH unidades 0,0
-0,1 0,0 1,0 0,0 1,0 -0,1 0,0 -0,1 0,5 -0,1 0,6 0,8 0,0 1,0 1,0 -0,1
conductividad 0,1 -0,3
-0,5 0,4 1,0 1,0 0,7 0,0 0,0 0,1 0,0 -0,5 0,0 0,0 1,0 1,0 0,1 Aluminio mg
Al/L
-0,1 0,2 0,0 -0,2
-0,1 0,0 1,0 0,0 0,0 0,0 -0,1 0,5 0,0 1,0 1,0 1,0 0,6 Alcalinidad m
g CaCO3/L 0,0 -0,2
-0,2 0,4 0,6 0,0
-0,3 1,0 0,0 0,0 0,0 0,7 0,0 0,0 1,0 1,0 0,7 Dureza mg Ca
CO3/L -0,1
-0,1 0,0 -0,1 0,6 0,0
Cl r esid u al mg Cl2/L T u rb iedad UNT Color A U PC p H u n id ad es con d u ctivid ad Ol or y S ab or Alu m in io mg Al/L Alc ali n id ad mg CaC O 3/L Dure za mg CaC O3/ L Clor u ros mg Cl /L S u lfat os mg S O4/ L Hi er ro mg F e/L Nitr atos mg NO3/L Nitr itos mg NO2/L Colifor m es T otale s E. c oli IRC A Cloruros mg Cl /L 0,0
-0,2
-0,1
-0,1 0,3 0,0
-0,3 0,4 0,4 1,0 0,0 0,1 0,0 0,0 1,0 1,0 0,1 Sulfatos mg S
O4/L
-0,1
-0,2 0,0
-0,2 0,4 0,0
-0,2 0,4 0,6 0,4 1,0 0,0 0,0 0,1 1,0 1,0 0,1 Hierro mg Fe/
L 0,0 0,1 0,3 0,1
-0,1 0,0
-0,1 0,0 0,2 0,2 0,2 1,0 0,5 0,2 1,0 1,0 0,0 Nitritos mg N
O2/L 0,1 -0,2 -0,1 -0,4
-0,5 0,0 0,0 -0,2
-0,1 0,4 0,2 -0,1
-0,3 1,0 1,0 1,0 0,2
IRCA 0,1 0,6 0,7 -0,2
-0,3 0,0 0,0 0,0 0,2 0,2 0,2 0,2 0,0 0,1 0,0 0,0 1,0
Fuente: Elaboración propia con datos de AMB y con el programa INFOSTAT.
Figura 15: Datos tratados en Infostat – Matriz de datos de dispersión Floridablanca Fuente: Elaboración propia con datos de AMB
7.2.2.2.Componentes principales
del agua, es decir que hay una contraposición entre estas dos variables y por ende tener una correlación bastante fuerte. Si hay niveles altos de aluminio en el agua, también va a ver turbidez en el agua. Por otra parte, las concentraciones altas de nitratos son debido a la descomposición de la materia orgánica y los fertilizantes utilizados, es decir que, si un recurso hídrico recibe
descargas de aguas residuales domésticas, el nitrógeno estará presente como nitrógeno orgánico amoniacal, el cual, en contacto con el oxígeno disuelto, se irá transformando por oxidación en nitratos.
Como se puede observar en la figura 17, en los autovalores los componentes principales de salida pueden explicar la correlación con tan solo 2 variables con un 62%.
Figura 17 Datos tratados en Infostat – Valores componentes principales Fuente: Elaboración propia con datos de AMB
