Tesis0373ic by MAOSABO

PRE-DISEÑO HIDRÁULICO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LOS BARRIOS RICAURTE Y LA CAROLINA EN EL MUNICIPIO DE MONIQUIRÁ, DEPARTAMENTO DE BOYACÁ.

OMAR BENJAMÍN BERMEO MONTEALEGRE

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA –UNIAGRARIAFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2014 1

PRE-DISEÑO HIDRÁULICO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y ALCANTARILLADO DE LOS BARRIOS RICAURTE Y LA CAROLINA EN EL MUNICIPIO DE MONIQUIRÁ, DEPARTAMENTO DE BOYACÁ.

OMAR BENJAMÍN BERMEO MONTEALEGRE

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL

Director Iván Arturo Jara Docente del Programa de Ingeriría Civil

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA –UNIAGRARIAFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2014 2

Nota de aceptaci贸n

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_______________________________________ Firma del Presidente del Jurado

_______________________________________ Firma del Jurado

Bogot谩 D.C. 3

DEDICATORIA

Dedico este proyecto a mi madre Nieve Montealegre, quien a pesar de las duras situaciones por las que hemos pasado nunca se ha rendido y en medio de las dificultades econĂłmicas me ayudo con mi estudio profesional, a ella va dedicado este gran logro. TambiĂŠn dedico esto a mis hermanos quienes junto a mi madre son lo mĂĄs importante que tengo en la vida.

AGRADECIMIENTOS

Agradezco totalmente a mis hermanos Luz Andrea y José Milher Bermeo Montealegre quienes siempre me han apoyado y exigido para alcanzar mis metas, a la ingeniera Iván Arturo Jara de quien he aprendido mucho no solo en la elaboración de este proyecto de grado sino también durante toda mi carrera, al ingeniero Nelson Vargas quien me apoyo e involucro con la elaboración de este proyecto en el municipio de Moniquirá todos muchas gracias.

LISTA DE FIGURAS Ilustración 1: El Agua como elemento madre ............................................................................ 30 Ilustración 2: El Agua Potable. ..................................................................................................... 33 Ilustración 3: Hidrografía de Colombia. ...................................................................................... 37 Ilustración 4: Escudo del Municipio de Moniquirá................................................................... 43 Ilustración 5: Mapa Político Urbano de municipio de Moniquirá. ............................................ 46 Ilustración 6: Mapa de político Moniquirá y sus colindantes. .................................................. 47

LISTA DE ANEXOS

ANEXO 1: Plano topográfico ANEXO 2: Planos De Diseño

TABLA DE CONTENIDO LISTA DE FIGURAS .........................................................................................................................6 LISTA DE ANEXOS ..........................................................................................................................7 GLOSARIO...................................................................................................................................... 10 OBJETIVOS Y ALCANCES DEL PROYECTO ......................................................................... 22 Objetivo General. ....................................................................................................................... 22 Objetivos Específicos. ............................................................................................................... 22 Alcances. ..................................................................................................................................... 22 Limitaciones. ............................................................................................................................... 22 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................................... 23 ANTECEDENTES Y MOTIVACIÓN ............................................................................................ 24 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 26 1. EL AGUA..................................................................................................................................... 29 1.1. DEFINICIÓN E IMPORTANCIA. ...................................................................................... 29 1.1.1. El Agua en la Historia del Ser Humano. .................................................................. 30 1.1.2. Agua para las Primeras Civilizaciones. ................................................................... 31 1.1.3. El surgimiento de un nuevo concepto, el Agua Potable, una manera del consumo de agua de manera higiénica. ............................................................................. 33 1.2. AGUA POTABLE. ............................................................................................................... 34 2. EL AGUA EN COLOMBIA. ....................................................................................................... 35 2.1. COLOMBIA POTENCIA HÍDRICA: .................................................................................. 36 3. LEGISLACIÓN SOBRE EL AGUA EN COLOMBIA. ............................................................ 38 3.1. MARCO NORMATIVO....................................................................................................... 39 4. MUNICIPIO DE MONIQUIRÁ – BOYACÁ. ............................................................................ 43 4.1. IDENTIFICACIÓN DEL MUNICIPIO. .............................................................................. 43 4.1.1. Símbolos Patrióticos. .................................................................................................. 43 4.1.1.1. Escudo....................................................................................................................... 43 4.1.1.2. Bandera. .................................................................................................................... 44 4.1.2. Historia. ......................................................................................................................... 45 4.1.3. Descripción Geografía. ............................................................................................... 45 8

5.1.6. Mapas. .......................................................................................................................... 46 6. CALCULO ................................................................................................................................... 48 6.1. CALCULO SEDIMENTADOR........................................................................................... 48 6.1.1. Consideraciones generales: ...................................................................................... 48 6.1.2. Análisis De Q Y Remociones .................................................................................... 49 6.1.3. Cálculo Sedimentador Primario ................................................................................ 50 6.1.4. Diseño Vertedero De Salida ...................................................................................... 51 6.2. CÁLCULO HUMEDALES .................................................................................................. 51 6.2.1. Modelo general de diseño.......................................................................................... 51 6.2.2. Diseño Hidráulico ........................................................................................................ 53 3.2.4. Aspectos Térmicos...................................................................................................... 54 6.2.5. Modelo De Diseño Para La Remoción De Dbo ...................................................... 55 6.2.6. Modelo de diseño para la remoción de sólidos suspendidos totales. ................. 56 6.2.7. Modelos De Diseño Para La Remoción De Nitrógeno .......................................... 57 6.2.8. Modelo de diseño para remoción de fósforo. ......................................................... 58 6.2.9. Cálculo De Humedales ............................................................................................... 58 6.2.10. Modelo de diseño para la remoción de DBO ........................................................ 59 CONCLUSIONES........................................................................................................................... 62 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................... 63 10. CIBERGRAFÍA ......................................................................................................................... 65

GLOSARIO

Agua: El agua (del latín aqua) es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. El término agua, generalmente, se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor1. Este es además parte constitutiva de los organismos que en ocasiones puede alcanzar y aún rebasar el noventa por ciento (90%). Entre las reacciones fotosintéticas; es disolvente de sustancias nutritivas, agente de las transformaciones químicas y vehículo de transporte en el interior de los organismos, se presenta como el constituyente primordial de los fluidos circulatorios, excretor y reproductor de los animales, como el agente de intercambio en las superficies respiratorias y olfativas; además regula la temperatura en plantas y animales. En cuanto a este elemento, los organismos pueden vivir en lugares muy secos, así las plantas de los desiertos llamadas xerófitas o en lugares menos secos, mesófitas; otras necesitan mucha agua hidrófitas. Los animales se encuentran en iguales circunstancias2. El oxígeno y el anhídrico carbónico, elementos fundamentales por tomar parte en los intercambios de los organismos y el medio ambiente; intervienen en los procesos de fotosíntesis y respiración. Unos organismos toman el oxígeno directamente del ambiente y se llaman aerobios; otros como las bacterias, lo obtienen de la descomposición parcial de sustancias orgánicas sin intervención del oxígeno libre, son los anaerobios3. El agua cubre el setenta y uno por ciento (71%) de la superficie de la corteza terrestre. Se localiza principalmente en los océanos donde se concentra el noventa y seis punto cinco por ciento (96,5%) del agua total, los glaciares y casquetes polares poseen el diecisiete coma setenta y cuatro por ciento ( 1,74%), los depósitos subterráneos (acuíferos), los permafrost y los glaciares continentales suponen el uno coma setenta y dos por ciento (1,72%) y el restante cero coma cero cuatro por ciento (0,04%) se reparte en orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos. 4 El agua es un elemento común del sistema solar, hecho confirmado en descubrimientos recientes. Puede ser encontrada, principalmente, en forma de 1

Portal del agua UNESCO, Unesco Agua, desarrollo sostenible y protección de los recursos mundiales de agua dulce. 2 Ecología y conservación de recursos naturales renovables, pág. 3. 3 Ibídem. 4 Informe de Naciones Unidas sobre Desarrollo Recursos Hídricos en el mundo, pág. 88 – 90.

hielo; de hecho, es el material base de los cometas y el vapor que compone sus colas. Desde el punto de vista físico, el agua circula constantemente en un ciclo de evaporación o transpiración (evapotranspiración), precipitación, y desplazamiento hacia el mar. Los vientos transportan tanto vapor de agua como el que se vierte en los mares mediante su curso sobre la tierra, en una cantidad aproximada de cuarenta y cinco mil (45.000) km³ al año. En tierra firme, la evaporación y transpiración contribuyen con setenta y cuatro mil (74.000) km³ anuales al causar precipitaciones de ciento diecinueve mil (119.000) km³ cada año5. Se estima que aproximadamente el setenta por ciento (70%) del agua dulce es usada para agricultura. El agua en la industria absorbe una media del veinte por ciento (20%) del consumo mundial, empleándose en tareas de refrigeración, transporte y como disolvente de una gran variedad de sustancias químicas. El consumo doméstico absorbe el diez por ciento (10%) restante6. El agua es esencial para la mayoría de las formas de vida conocidas por el hombre, incluida la humana. El acceso al agua potable se ha incrementado durante las últimas décadas en la superficie terrestre. Sin embargo estudios de la FAO, estiman que uno de cada cinco países en vías de desarrollo tendrá problemas de escasez de agua antes del 2030; en esos países es vital un menor gasto de agua en la agricultura modernizando los sistemas de riego7. Agua dulce: El agua dulce es agua que contiene cantidades mínimas desales disueltas, especialmente cloruro sódico. El ser humano, con un proceso, la puede purificar y beberla lo que se llama proceso de potabilización y el agua obtenida se denomina agua potable8. El agua dulce que todos los seres humanos necesitan para crecer y desarrollarse representa solo él dos coma setenta y cinco por ciento (2,75%) del agua de todo el planeta. Además se encuentra desigualmente distribuida, concentrándose más del noventa por ciento (90%) de la misma en los casquetes polares, glaciares y masas de hielo. Se calcula que en la Tierra hay unos mil cuatrocientos (1.400) millones de km³ de agua. El agua dulce se puede encontrar en ríos, lagos, manantiales, lagunas, cascadas, y más que nada se puede encontrar en el lago de Baikal, de Siberia, que tiene un índice reducido de sal y no está aún contaminado.

Earth´s water distribution, U.S. Geological Survey. Water definition. Segundo informe de las Naciones Unidas sobre Desarrollo de Recursos Hídricos en el Mundo, pág. 31 7 UNESCO (2006), Water, a shared responsability. The United Nations World Water Development Report. 8 DERECHO DE AGUAS. Universidad del Externado de Colombia. Tomo I 2003, pág. 12. 6

Agua Potable: Se denomina agua potable o agua para consumo humano, al agua que puede ser consumida sin restricción9. El término se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales10. El pH del agua potable debe estar entre seis coma cinco (6,5) y ocho coma cinco (8,5). Los controles sobre el agua potable suelen ser más severos que los controles aplicados sobre las aguas minerales embotelladas11. En zonas con intensivo uso agrícola es cada vez más difícil encontrar pozos cuya agua se ajuste a las exigencias de las normas. Especialmente los valores de nitratos y nitritos, además de las concentraciones de los compuestos fitosanitarios, superan a menudo el umbral de lo permitido. La razón suele ser el uso masivo de abonos minerales o la filtración de purines. El nitrógeno aplicado de esta manera, que no es asimilado por las plantas es transformado por los microorganismos del suelo en nitrato y luego arrastrado por el agua de lluvia al nivel freático. También ponen en peligro el suministro de agua potable otros contaminantes medioambientales como el derrame de derivados del petróleo, lixiviados de minas, etc. Las causas de la no potabilidad del agua son:   

Bacterias, virus; Minerales, en formas de partículas o disueltos, productos tóxicos; Depósitos o partículas en suspensión.

Al proceso de conversión de agua común en agua potable se le denomina potabilización. Los procesos de potabilización son muy variados, y van desde una simple desinfección, para eliminar los patógenos, que se hace generalmente mediante la adición de cloro, mediante la irradiación de rayos ultravioletas, mediante la aplicación de ozono, etc. Estos procedimientos se aplican a aguas que se originan en manantiales naturales o para las aguas subterráneas. Si la fuente del agua es superficial, agua de un río arroyo o de un lago, ya sea natural o artificial, el tratamiento suele consistir en un stripping de compuestos volátiles seguido de la precipitación de impurezas con floculantes, filtración y desinfección con cloro u ozono. El caso extremo se presenta cuando el agua en las fuentes disponibles tiene presencia de sales y/o metales pesados. Los procesos para eliminar este tipo de impurezas son generalmente complicados y costosos. En zonas con pocas precipitaciones y zonas de y disponibilidad de aguas marinas se 9

N.F., GRAY. Calidad del agua potable, problemas y soluciones. Editorial Acribia, S.A. “Dr LEE Jong-wook, Director General, Organización Mundial de la Salud.” “El agua y el saneamiento son uno de los principales motores de la salud pública, lo que significa que en cuanto se pueda garantizar el acceso al agua salubre y a instalaciones sanitarias adecuadas para todos, independientemente de la diferencia de sus condiciones de vida, se habrá ganado una importante batalla contra todo tipo de enfermedades”. 11 En la Unión Europea la normativa 98/83/EU establece valores máximos y mínimos para el contenido en minerales, diferentes iones como cloruros, nitratos, nitritos, amonio, calcio, magnesio, fosfato, arsénico, entre otros, además de los gérmenes patógenos. 10

puede producir agua potable por desalinización. Este se lleva a cabo a menudo por ósmosis inversa o destilación12. Para confirmar que el agua ya es potable, debe ser inodora (sin olor), incolora (sin color) e insípida (sin sabor). En algunos países se añaden pequeñas cantidades de fluoruro al agua potable para mejorar la salud dental. El suministro de agua potable es un problema que ha ocupado al hombre desde la Antigüedad. Ya en la Grecia clásica se construían acueductos y tuberías de presión para asegurar el suministro local. En algunas zonas se construían y construyen cisternas o aljibes que recogen las aguas pluviales. Estos depósitos suelen ser subterráneos para que el agua se mantenga fresca y sin luz, lo que favorecería el desarrollo de algas. En Europa se calcula con un gasto medio por habitante de entre ciento cincuenta (150) y dos cientos (200) litros de agua potable al día aunque se consumen como bebida tan sólo entre 2 y 3 litros. En muchos países el agua potable es un bien cada vez más escaso y se teme que puedan generarse conflictos bélicos por la posesión de sus fuentes13. De acuerdo con datos suministrados por el programa de monitoreo del abastecimiento de agua potable patrocinado en conjunto por la OMS y UNICEF, el ochenta y siete por ciento (87%) de la población mundial, es decir, aproximadamente cinco mil novecientos (5,900) millones de personas (marzo 2010),dispone ya de fuentes de abastecimiento de agua potable, lo que significa que el mundo está en vías de alcanzar, e incluso de superar, la meta de los Objetivos de Desarrollo del Milenio (ODM) relativa al agua potable.14 Aguas muertas: Aguas en estado de escasa o nula circulación, generalmente con déficit de oxígeno15. Aguas negras: Agua de abastecimiento de una comunidad después de haber sido contaminada por diversos usos. Puede ser una combinación de residuos, líquidos o en suspensión, de tipo doméstico, municipal e industrial, junto con las aguas subterráneas, superficiales y de lluvia que puedan estar presentes16.

Revista ambiental mexicana, ¿Cómo purificar el agua?, Salud ambiental. Agua para el uso y consumo humano. 13 Programa Conjunto OMS/UNICEF de Monitoreo del Abastecimiento de Agua y el Saneamiento que hoy se ha dado a conocer y lleva por título Progresos en materia de saneamiento y agua potable – Informe de actualización 2010. 14 Programa Conjunto OMS/UNICEF de Monitoreo del Abastecimiento de Agua y el Saneamiento que hoy se ha dado a conocer y lleva por título Progresos en materia de saneamiento y agua potable – Informe de actualización 2010. 15 Enciclopedia del Ingeniero Civil. Pág. 103. UNIAGRARIA. 16 Ibídem.

Aguas residuales: Fluidos residuales en un sistema de alcantarillado. El gasto o agua usada por una casa, una comunidad, una granja, o industria que contiene materia orgánica disuelta o suspendida17. Aguas residuales municipales: Residuos líquidos, originados por una comunidad, formados posiblemente aguas residuales domésticas o descargas industriales18. Agua salada: Agua en la que la concentración de sales es relativamente alta más de diez mil (10.000) mg/l19. Agua salobre: Agua que contiene sal en una proporción significativamente menor que el agua marina. La concentración del total de sales disueltas está generalmente comprendida entre mil (1000) – diez mil (10 000) mg/l. Este tipo de agua no está contenida entre las categorías de agua salada y agua dulce20. Calidad del agua: Este término es relativo a la composición del agua en la medida en que esta es afectada por la concentración de sustancias ya sea toxicas o producidas por procesos naturales21. De acuerdo con lo anterior, tanto los criterios como los estándares y objetivos de calidad de agua variarán dependiendo de si se trata de agua para consumo humano (agua potable), para uso agrícola o industrial, para recreación, para mantener la calidad ambiental, etc. Los límites tolerables de las diversas sustancias contenidas en el agua son normadas por la Organización Mundial de la Salud (O.M.S.), la Organización Panamericana de la Salud (O.P.S.), y por los gobiernos nacionales, pudiendo variar ligeramente de uno a otro. Los valores que se presentan en las tablas de abajo son por lo tanto referenciales. Derecho de aguas: Por Derecho de Aguas entendemos la parte del Derecho que regula el Dominio Público Hidráulico22. Derecho ambiental: Consiste en un grupo de reglas que resuelven problemas relacionados con la conservación y protección del medio ambiente y de lucha contra la contaminación23. 17

Enciclopedia del Ingeniero Civil. Pág. 103. UNIAGRARIA. Ibídem. 19 Ibídem. 20 Ibídem. 21 Manual Ingeniería de Aguas residuales. IDEAM. 22 VERGARA BLANCO, Alejandro. 23 ALEGRÍA CALVO, María Angélica; ÁLVAREZ PINZÓN, Gloria Lucía; AMAYA NAVA, Oscar Darío; CAMARGO, Eldis, IRUJO, Antonio Embid; ENRÍQUEZ, Ignacio Oscar; GARCÍA PACHÓN, María del Pilar; GUPTA, Yoyeeta, Gupta; GUTIÉRREZ, Nancy Patricia; KEES, Leenderrtse; LÓPEZ HERNÁNDEZ, Ramón I; MACHADO DE FARIA LEME FRANCO, Niñón, MAGNANI, Cesar Raúl; MARTÁNS, Claudia; ORTIZ PENDÓN, Gustavo A., VALDÉS HERNÁNDEZ, Fernando y 18

Hidrogeología: Es una rama de las ciencias geológicas (dentro de la Geodinámica Externa), que estudia las aguas subterráneas en lo relacionado con su circulación, sus condicionamientos geológicos y su captación, así su definición dice “La hidrogeología es la ciencia que estudia el origen y la formación de las aguas subterráneas, las formas de yacimiento, su difusión, movimiento, régimen y reservas, su interacción con los suelos y rocas, su estado (líquido, sólido y gaseoso) y propiedades (físicas, químicas, bacteriológicas y radiactivas); así como las condiciones que determinan las medidas de su aprovechamiento, regulación y evacuación”24. Actualmente los estudios hidrogeológicos son de especial interés no solo para la provisión de agua a la población sino también para entender el ciclo vital de ciertos elementos químicos, como así también para evaluar el ciclo de las sustancias contaminantes, su movilidad, dispersión y la manera en que afectan al medio ambiente, por lo que esta especialidad se ha convertido en una ciencia básica para la evaluación de sistemas ambientales complejos. El abordaje de las cuestiones hidrogeológicas abarcan: la evaluación de las condiciones climáticas de una región, su régimen pluviométrico, la composición química del agua, las características de las rocas como permeabilidad, porosidad, fisuración, su composición química, los rasgos geológicos y geotectónicos, es así que la investigación hidrogeológica implica, entre otras, tres temáticas principales:   

El estudio de las relaciones entre la geología y las aguas subterráneas. El estudio de los procesos que rigen los movimientos de las aguas subterráneas en el interior de las rocas y de los sedimentos. El estudio de la química de las aguas subterráneas (hidroquímica e hidrogeoquímica).

Ingeniería ambiental: Es la rama de la ingeniería que estudia los problemas ambientales de forma integrada, teniendo en cuenta sus dimensiones ecológicas, sociales, económicas y tecnológicas, con el objetivo de promover un desarrollo sostenible. La ingeniería ambiental contribuye a aprovechar el tiempo estudiando y a garantizar, mediante la conservación y preservación de los recursos naturales, una mejor calidad de vida para la generación actual y para las generaciones futuras. Esta disciplina, en pleno desarrollo, ve cada vez más claro su objetivo y ha venido consolidándose como una necesidad, ya que proporciona una serie de soluciones propicias para enfrentar la actual crisis ecológica que vive el planeta. Por esto, es considerada por muchas personas como una profesión de gran futuro25. La ingeniería ambiental debe saber reconocer, interpretar y diagnosticar ZELEDÓN CARIOLA, Eugenio. Incorporación de los principios de la gestión integrada de recursos hídricos en los marcos legales de América Latina. Universidad de Externado. 24 MIJAILOV, Luis. 1985. Hidrogeología. Editorial Mir. Moscú, Rusia. Pág. 285. 25 RODRÍGUEZ, Fabio Andrés. Introducción a la ingeniería ambiental.

impactos negativos y positivos ambientales, evaluar el nivel del daño ocasionado en el ambiente (en el caso de un impacto negativo) y proponer soluciones integradas de acuerdo a las leyes medioambientales vigentes, así descubrir una relación ambiental más severa. Desde que se hizo aparente que la salud y el bienestar de una población están estrechamente relacionados con la calidad de su medio ambiente, las personas han aplicado ciertos principios para intentar mejorar esta última. Los romanos construyeron acueductos para prevenir sequías y proveer a la ciudad de Roma de una fuente de agua limpia y saludable. En el siglo XV, Baviera creó leyes para restringir el desarrollo y la degradación de zonas alpinas críticas para el abastecimiento de agua de la región. La ingeniería ambiental moderna tuvo sus comienzos en Londres a mediados del siglo XIX, cuando se estableció que una red de alcantarillado adecuada podría reducir la incidencia de enfermedades transmitidas por el agua como el cólera. La introducción desde ese entonces de la purificación de agua y del tratamiento de aguas residuales ha transformado a las enfermedades transmitidas por el agua de principales causas de muerte a rarezas en los países industrializados. En muchos casos, conforme las sociedades fueron creciendo, algunas acciones tomadas por ellas para lograr beneficios ambientales tuvieron un impacto negativo a largo plazo sobre otros aspectos de la calidad de su medio ambiente. Un ejemplo de esto es la aplicación generalizada del DDT para controlar pestes agrícolas en los años que siguieron a la Segunda Guerra Mundial. Mientras que los beneficios agrícolas y sanitarios del químico resultaron ser excepcionales (las cosechas crecieron dramáticamente, reduciendo así sustancialmente la incidencia del hambre en el mundo, y la malaria fue controlada más efectivamente que nunca), numerosas especies fueron empujadas al borde de la extinción debido al impacto del DDT sobre sus ciclos reproductivos. El libro primavera silenciosa, en el cual Rachel Carson ofrece una vívida narrativa de estos hechos marca el nacimiento del movimiento ambientalista moderno y el desarrollo de la actual rama de la “ingeniería ambiental”. Desde hace tiempo varias sociedades han generado movimientos conservacionistas y leyes para restringir acciones públicas que podrían perjudicar al medio ambiente. Algunos ejemplos notables de esto son las leyes que decretaron la construcción de los alcantarillados en Londres y París en el siglo XIX, y la creación del sistema de parques nacionales de los Estados Unidos a principios del siglo XX. En la actualidad la ingeniería ambiental juega un importante papel en la elaboración de proyectos, sometidos a procesos de evaluación de impacto ambiental. En pocas palabras, el cometido principal de la ingeniería ambiental consiste en proteger al medio ambiente de mayor degradación, preservar las partes de éste que se encuentran en buenas condiciones, y mejorarlo y revitalizarlo donde sea necesario. Ingeniería civil: Es una rama de la Ingeniería, que aplica los conocimientos de física, química, cálculo, geografía y geología a la elaboración de infraestructuras, 16

obras hidráulicas y de transporte. La denominación “civil” se debe a su origen diferenciado de la ingeniería militar26. Tiene también un fuerte componente organizativo que logra su aplicación en la administración del ambiente urbano principalmente, y frecuentemente rural; no sólo en lo referente a la construcción, sino también, al mantenimiento, control y operación de lo construido, así como en la planificación de la vida humana en el ambiente diseñado desde esta misma. Esto comprende planes de organización territorial tales como prevención de desastres, control de tráfico y transporte, manejo de recursos hídricos, servicios públicos, tratamiento de basuras y todas aquellas actividades que garantizan el bienestar de la humanidad que desarrolla su vida sobre las obras civiles construidas y operadas por ingenieros. Ingeniería hidráulica: Es una de las ramas más antiguas de la ingeniería civil, ya que está presente desde los romanos tradicionales, que ya se encargaban del trabajo enorme de exterminar a las hidras. Se ocupa de la proyección y ejecución de obras relacionadas con el agua, sea para su uso, como en la obtención de energía hidráulica, la irrigación, potabilización, canalización, u otras, sea para la construcción de estructuras en mares, ríos, lagos, o entornos similares, incluyendo, por ejemplo, diques, represas, canales, puertos, muelles, rompeolas, entre otras construcciones27. Nueva Cultura del Agua: Surgió a mediados de los años noventa del siglo XX como un movimiento social de oposición al trasvase del Ebro, si bien poco a poco fue refiriéndose a toda una forma diferente de tratar los temas relacionados con la gestión del agua 28 . Su sustrato directo son los movimientos ecologistas de los años 70´s y 80´s que, en el Valle del Ebro, tomaron el agua como objeto básico de acción, en la medida en que era vista como una expresión de las contradicciones del capitalismo industrial. Movimientos asamblearios como los Comités Antinucleares, Alternativas Radicales para la Ribera del Ebro, y luego el Frente del Ebro, a finales de los 70´s, no sólo articularon protestas sino que conformaron una particular visión del agua como recurso escaso y compartido. En lo que a la teoría se refiere, los trabajos dirigidos o codirigidos por Mario Gaviria en libros clásicos como “El Bajo Aragón expoliado” (1976), “Extremadura saqueada” (1977), “Navarra abundancia” (1977), “Vivir del Ebro” (1978), “El campo riojano” (1984) o “La quimera del agua” (1995) entre otros, fueron aportando las ideas básicas que luego darían lugar a la llamada Nueva Cultura del Agua. Asimismo, las investigaciones de Federico Aguilera en Canariad. Es en ese caldo de cultivo, no por casualidad en el Valle del Ebro, en donde surgiría en la segunda mitad de los noventa la Nueva Cultura del Agua. El catedrático de Hidrogeología y profesor de 26

ING. MORALES SOSA, Hugo Andrés. Ingeniería civil. 2009. DR. ING. HERNÁNDEZ ROSSIÉ, Armando. Formación de los ingenieros hidráulicos en Cuba. Conversaciones sobre el agua. Capítulo II. 28 Fundación Nueva Cultura del Agua. 27

la Universidad de Zaragoza Francisco Javier Martínez Gil escribió el libro que se considera como “acta fundacional” del movimiento “La nueva cultura del agua en España”. Otro autor que se considera imprescindible es el físico Pedro Arrojo Agudo, de la misma Universidad que, junto con el economista José Manuel Naredo escribió otra obra de gran repercusión, “La gestión del agua en España y California”29. Entre las ideas más importantes que se defienden desde esta concepción podemos citar el concebir el agua como activo “ecosocial”, la necesidad de gestionar la demanda en lugar de la oferta, la aplicación de técnicas como el estudio coste-beneficio o el estudio de impacto ambiental y la concepción de la unidad de la cuenca hidrográfica intentando eliminar los trasvases (trasvase de cuenca) y las presas. A los postulados de los autores nombrados se fueron uniendo cientos de expertos, investigadores, técnicos, profesores españoles y extranjeros que, en diferentes ámbitos pero fundamentalmente el universitario, fueron generando un “corpus”. Congresos internacionales y otros eventos se fueron convocando y celebrando así como actos reivindicativos, lúdicos, simbólicos y formativos para intentar conseguir esos cambios profundos en la gestión del agua en España. Sin embargo, no se debe olvidar que este movimiento tiene sus detractores desde todos los ámbitos implicados por lo que ha estado rodeado de problemas y en ocasiones polémicas. Inicialmente los postulados de la Nueva Cultura del Agua se identificaron con los de la Coordinadora de Afectados por Grandes Embalses y Trasvases (Coagret) y posteriormente surgió la Fundación Nueva Cultura del Agua30. Una de las líneas de trabajo más importantes de las personas relacionadas con la Nueva Cultura del Agua ha sido su búsqueda de alternativas al Plan Hidrológico Nacional que se presentó en la segunda legislatura de José María Aznar31. Tratamiento de aguas residuales: En ingeniería ambiental el término tratamiento de aguas es el conjunto de operaciones unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o reducción de la contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales llamadas, en el caso de las urbanas, aguas negras. La finalidad de estas operaciones es obtener unas aguas con las características 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 32 Debido a que las mayores 29

AGUILERA KLINK, Federico. La nueva cultura del agua, Madrid: Los libros de la catarata (2008). ARROJO, Pedro; NAREDO, José Manuel. La gestión del agua en España y California. Editorial Bakeaz, Bilbao (1998). 31 MARTÍNEZ GIL, Francisco Javier. La nueva cultura del agua en España. Editorial Bakeaz, Bilbao. (1996) 32 ROVIROSA MORELL, Francisco (ganador de premio Nobel), Aspectos Económicos ambientales en el tratamiento de las aguas residuales urbanas. 30

exigencias en lo referente a la calidad del agua se centran en su aplicación para el consumo humano y animal estos se organizan con frecuencia en tratamientos de potabilización y tratamientos de depuración de aguas residuales, aunque ambos comparten muchas operaciones. Se denomina estación de tratamiento de agua potable al conjunto de estructuras en las que se trata el agua de manera que se vuelva apta para el consumo humano. Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua, pero todas deben cumplir los mismos principios: Combinación de barreras múltiples (diferentes etapas del proceso de potabilización) para alcanzar bajas condiciones de riesgo, tratamiento integrado para producir el efecto esperado, tratamiento por objetivo (cada etapa del tratamiento tiene una meta específica relacionada con algún tipo de contaminante). Si no se cuenta con un volumen de almacenamiento de agua potabilizada, la capacidad de la planta debe ser mayor que la demanda máxima diaria en el periodo de diseño. Además, una planta de tratamiento debe operar continuamente, aún con alguno de sus componentes en mantenimiento; por eso es necesario como mínimo dos unidades para cada proceso de la planta. Las aguas residuales pueden provenir de actividades industriales o agrícolas y del uso doméstico. Los tratamientos de aguas industriales son muy variados, según el tipo de contaminación, y pueden incluir precipitación, neutralización, oxidación química y biológica, reducción, filtración, ósmosis, etc. En el caso de agua urbana, los tratamientos suelen incluir la siguiente secuencia:   

Pre-tratamiento Tratamiento primario Tratamiento secundario

Las depuradoras de aguas domésticas o urbanas se denominan EDAR33, y su núcleo es el tratamiento biológico o secundario, ya que el agua residual urbana es fundamentalmente de carácter orgánico en la hipótesis que se han los vertidos industriales se tratan aparte. Tratamiento de aguas residuales por medios biológicos, este tipo de plantas de tratamiento constan de un bio-digestor anaerobio (que como su nombre lo dice digiere las aguas negras) y un sistema de humedales artificiales que asemejan a la naturaleza para terminar el proceso de limpieza del agua tal como sucede en el medio natural por medio de plantas como carrizos o alcatraces que son muy eficientes al depurar el agua después del proceso de digestión biológica. La eficiencia de este sistema para la remoción de coliformes (fase bio-digestor) en función de efecto filtro eliminando microorganismos patógenos por exposición de ambientes adversos, tiene una taza de ochenta (80) hasta al noventa por ciento

Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales.

(90%), complementándose con la segunda fase (humedales) al cien por ciento (100%) de eliminación de bacterias patógenas. Este sistema tiene grandes ventajas como el costo de construcción y mantenimiento que puede llegar ser mucho menor que el de una planta de tratamiento tradicional, también puede ser una atractivo visual de la comunidad donde se encuentre y lo más importante de todo es que el agua que se obtiene es de una gran calidad que se puede utilizar para regar, cultivos, parques y jardines. Uso racional del agua: El uso racional del agua remite al control y gestión del consumo de agua. Es un concepto incluido en la políticas generales de gestión de los recursos naturales renovables y asociado a un desarrollo sostenible que debe permitir el aprovechamiento de los recursos, en este caso del agua, de manera eficiente garantizado su calidad, evitando su degradación con el objeto de no comprometer ni poner en riesgo su disponibilidad futura 34 . Estos principios se aplican en proyectos de ingeniería, arquitectura, urbanismo y agricultura que esté concebido en el marco de la protección y conservación de los recursos naturales. El agua se considera un recurso renovable limitado. Son muchas las disertaciones que se han hecho en torno de las aguas y de los aspectos que deben considerarse para su adecuado manejo y aprovechamiento. Para el profesor S.M. Retortillo Baquer35, el derecho de aguas es una de las áreas del derecho que mayor complejidad maneja, pues requiere una precisa y adecuada regulación y una organización administrativa clara y especial. Para reglamentar de manera adecuada el tema de las aguas, es necesario tener en cuenta todas las situaciones económicas, sociales y naturales que se mueven en torno el recurso, como son las características geográficas y físicas de cada país, la escasez o abundancia de los recursos periodos de tiempo, el desarrollo demográfico e industrial, las ciencias y técnicas que confluyen para su análisis, los costos del aprovechamiento y su ponderación con los resultados económicos, los usos simples y las prácticas sociales, los criterios de ordenación del territorio, la comercialización internacional de productos que son el resultado de los aprovechamientos de las guas (energía, alimentos), las experiencias de otros sistemas, y las opciones de desarrollo tecnológico y científico, entre otros. Se debe articular esta diversidad de factores de forma tal, que sea posible compatibilizar los distintos usos el agua, teniendo en cuenta todos los intereses que concurren a su alrededor y diseñar un ordenamiento jurídico que responda a

ROCHA, A. BARRETO, D. e IOSHIMOTO, E. 1998. Programa Nacional de Combate contra desperdicio de Agua. Documento Técnico de Apoio. Brasilia, Ministério do Planejamento Orçamento. Secretária de Política Urbana: 38. 35 Cfr. RETROTILLO BAQUER, Sebastían Martín. “Reflexiones sobre la problemática actual de gestión de aguas”, en Gestión del agua y medio ambiente, seminario de Derecho del Agua de Universidad de Zaragoza, Confederación Hidrográfica del Ebro, Madrid, Edit. Givitas, 1997.

el e la la

las necesidades que de facto deben satisfacerse, que sea estable y se aplique con respeto, es decir, que sea observado por todos los miembros de la colectividad. Por ello, la gestión del agua no es otra cosa que la concertación de intereses entre actores competitivos presentes y futuros. Sin embargo, hay que tener en cuenta que los recursos hidráulicos no pueden ser considerados de manera exclusiva como factor de producción, aunque esta sea una razón muy importante, pues existen otros aspectos que requieren igual consideración y deben ser parte de la concertación, como son: la preservación del medio ambiente y el derecho que tienen las generaciones por venir.

OBJETIVOS Y ALCANCES DEL PROYECTO Objetivo General. Pre-diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales que se adapte a la zona y que le influente cumpla con la normatividad ambiental vigente, esto con el fin de no alterar negativamente las condiciones actuales que presenta el cuerpo receptor, ni la salud de los habitantes. Objetivos Específicos.    

Recopilar, analizar y actualizar la información del área de estudio. Realizar el levantamiento topográfico definitivo del terreno disponible para la construcción de la planta de tratamiento de aguas residuales y del área en donde se proyectará la nueva línea de alcantarillado. Caracterizar la descarga de aguas residuales en la zona objeto de estudio. Determinar, con base en la alternativa seleccionada, las características que regirán el diseño de la descarga final y la Planta de tratamiento de las aguas residuales.

Alcances. La utilización del presente documento será de aplicación voluntaria en el Municipio de Moniquirá, decisión que será tomada por la o las entidades correspondientes. Limitaciones.  

Debido a mi calidad de estudiante y no de ingeniero titulado este proyecto se limitara a solo pre diseño convirtiéndose en diseño oficial al ser aprobado por un profesional con autoridad para ello. La poco información recibida por la alcaldía e igual la pocas citas dadas con el mismo.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA Los habitantes de los barrios Ricaurte y La Carolina del municipio de Moniquirá (Boyacá), han generado gran preocupación debido al inadecuado sistema de recolección y disposición de aguas servidas, ya que éstas están siendo depositadas en la Quebrada La Caña, fuente hídrica colindante que desemboca en el Río Moniquirá; principal fuente de riego para cultivos y abastecimiento pecuario. La anterior circunstancia fue el resultado de una deficiencia en el sistema actual de alcantarillado, por el contraste de pendientes en su diseño y los diversos aumentos de presión que hicieron que la tubería se desgastara el material en sus uniones, superando sus límites de resistencia, y con ello la obstaculización de la actual red sanitaria, producto de el deslizamiento de un talud en la zona; acción generada por la corriente de la quebrada en el suelo. La anterior problemática incide directamente en la salud poblacional y en la conservación del medio ambiente, razón por la cual el municipio en conjunto con la entidad prestadora del servicio, han decidido diseñar una micro planta y proyectar nuevamente la línea de alcantarillado para la región, con el propósito de mitigar o limitar ésta dificultad generada directamente por mala disposición de las aguas residuales. Así mismo cabe resaltar dentro de los proyectos más recientes del Municipio, la construcción del Hospital Municipal, el cual debe considerarse dentro del nuevo diseño del sistema de alcantarillado.

ANTECEDENTES Y MOTIVACIÓN El acceso al servicio de saneamiento es una necesidad básica humana y como tal es considerado un derecho fundamental, consagrado en el Art. 25 de la Declaración Universal de los Derechos Humanos de Naciones Unidas, de diciembre de 1948, junto con otros servicios sociales necesarios para asegurar a las personas y familias un nivel de vida adecuado y digno. Existen zonas donde las aguas residuales son vertidas a arroyos, ríos, mares y corriente naturales, en éstos casos el daño es aún mayor, debido a que no se realiza tratamiento alguno para separar el material orgánico e inorgánico que constituye el principal elemento de contaminación. De acuerdo al Banco Mundial, más de 300 millones de habitantes de ciudades en Latinoamérica producen 225,000 toneladas de residuos sólidos cada día. Sin embargo, menos del 5% de las aguas de alcantarillado de las ciudades reciben tratamiento). Con la ausencia de tratamiento, las aguas negras son por lo general son vertidas en aguas superficiales, creando un riesgo obvio para la salud humana, la ecología y los animales. En Latinoamérica, muchas corrientes son receptoras de descargas directas de residuos domésticos e industriales. De 1950 a 1995, la población de Latinoamérica aumentó de 179 millones a 481 millones de habitantes, lo cual correspondió con una carga mayor sobre la infraestructura existente y un aumento en la producción de residuos domésticos. De igual manera, la tendencia de aumento en la población seguirá durante las próximas décadas, al igual que las presiones sobre la infraestructura. Para 1995, se estimó que el porcentaje de latinoamericanos que contaban con instalaciones para el desecho de aguas residuales incluía 69% de la población total (80% urbana; 40% rural). Aunque, como promedio, 80% de la población urbana de Latinoamérica tiene acceso a servicios de recolección de aguas de alcantarillado, existe una gran variación entre los países. La mayor parte de las aguas negras no han recibido tratamiento. Aun las grandes ciudades Tratamiento de Aguas Residuales en Latinoamérica Identificación del Problema como la Ciudad de México y São PauloSantos se encuentran a menudo altamente contaminadas y carecen de infraestructura de saneamiento para tratar los residuos peligrosos. Es difícil generalizar acerca de cualquier condición en Latinoamérica, debido a la diversidad económica, social y ambiental de la región, tanto entre país y país como dentro de una misma nación. Una gran inquietud, es la gente pobre que vive en áreas urbanas y habita en colonias y áreas que no son adecuadas para el desarrollo (como laderas empinadas de cerros, pantanos, y planicies propensas a inundaciones). En Latinoamérica, existe una división marcada entre las 24

poblaciones de escasos recursos y las de altos ingresos, con respecto al acceso a los servicios de saneamiento. Aproximadamente 18% de la población de escasos recursos cuenta con agua de tubería en sus casas, comparado con 80% de la población de altos ingresos. Las personas de escasos recursos se encuentran más susceptibles a las enfermedades y potencialmente están menos conscientes de cómo mantener las condiciones salubres, lo cual lleva a una mayor propagación de enfermedades en la población general. Un informe revelado por la defensoría del pueblo (2007) afirma que el 89% de los municipios y más de la mitad de la población colombiana enfrenta diversos problemas de abastecimiento de agua tales como escasez y contaminación. Sin embargo Colombia no ha estado atrás en las gestiones relacionadas con el control de la contaminación hídrica, y se han adelantado a nivel nacional diferentes esfuerzos para reducir los impactos ambientales. Sin embargo, estos han resultado insuficientes, y se evidencia prioritario evaluar las diferentes alternativas institucionales, financieras, normativas y técnicas, que coordinen una gestión unificada, y permitan alcanzar metas razonables en el mediano y largo plazo. También se han realizado esfuerzos regionales y locales para la construcción de infraestructura necesaria para mitigar la contaminación hídrica. Los cuales han sido limitados porque las Autoridades Ambientales Regionales (AAR) y los municipios, no han contado con las herramientas suficientes para desarrollar programas y proyectos de manejo y tratamiento de aguas residuales. Adicionalmente, los planes de acción y de gestión ambiental de las AAR son débiles en el desarrollo de programas de control a la contaminación hídrica, pues encuentran restricciones de ley para desarrollar obras de saneamiento asociadas a la prestación de servicios públicos. Por esto es necesario implementar planes regionales o locales de descontaminación del recurso hídrico, teniendo en cuenta las características propias de cada cuenca hidrográfica, y presentar alternativas de solución frente al problema que ellas presenten. Los estimativos económicos hacen evidente la imposibilidad de iniciar simultáneamente la solución a todos los casos de contaminación hídrica, por lo cual aparece la necesidad de priorizar para abordar el problema de la descontaminación del recurso hídrico. A nivel municipal la alcaldía en conjunto con la ESP prestadora de éste servicio, han decidido realizar los estudios y diseños necesarios para construir en el municipio cinco micro-plantas, con el propósito de mitigar la actual problemática producida por la falta de instalaciones sanitarias de vertimiento y la deficiencia de recursos económicos, proponiendo alternativas opuestas al diseño de un colector paralelo al Río Moniquirá, puesto que la construcción del mismo generaría una elevada cifra de Ingresos.

INTRODUCCIÓN “Primero estaba el agua, todo estaba oscuro, no había Sol, ni Luna, ni gente, ni animales, ni plantas. El agua estaba en todas partes. El agua era la madre. La madre no era gente, ni nada, ni cosa alguna. Ella era espíritu de lo que iba a venir y ella era pensamiento y memoria” 36 MARTÍNEZ, Oscar y grupo de investigación. Universidad del Externado.

El agua, desde que fue descubierto por el ser humano, y catalogado por este, desde el momento que lo consumió, descubrió su potencial y gran importancia llegándola a catalogar dentro de los elementos naturales como el esencial elemento para la existencia de todos los seres vivientes. Desde entonces el ser humano, ha desarrollado a través del tiempo mecanismos y maquinaria de alta tecnología con el objetivo de hacer que el consumo de este recurso natural sea más viable para el hombre, haciéndola potable. Ha sido arduo el esfuerzo para hacer esto posible; desde las primeras civilizaciones. Desde las antiguas civilizaciones en su preocupación por ofrecer a la comunidad una vida íntegra, el tratamiento del agua, se convirtió en uno de los principales problemas en resolver, un recorrido histórico que será menester realizar como muestra de los avances que se ha presentado sobre todo en la temática del agua, a través de la historia. A pesar del avance de la ingeniería, actualmente se presenta en varios lugares del mundo déficit en el tratamiento de este recurso natural, adjuntándose a ello la falta de este a un gran cúmulo de grupo poblacional, negándoseles el acceso a uno de los derechos fundamentales para el ser humano (reconocido así por parte de la organización de las Naciones Unidas). Debido al aumento excesivo de la población humana, y al gran consumo que trae este consigo (consumo de productos de diferentes clases como alimentos, maquinaria, etc.; generando al mundo industrial crear más y más, perjudicando en muchas ocasiones al medio ambiente, empezando por la alteración hídrica). Antes del siglo XX, el planeta tierra era considerado como el planeta verde, concepto que luego fue modificado por grandes investigaciones científicas, llegando a la conclusión que este se encuentra más compuesto por agua que por tierra. Ahora es denominado como el planeta azul, por su gran riqueza hídrica, pero a pesar del agua que hace parte de él, los estudios muestran que la disponibilidad de agua económicamente explotable, es limitada y aunque el setenta por ciento (70%) de la superficie terrestre está cubierta de agua, el noventa y siete por ciento (97%) de esta es salada y únicamente el tres por ciento (3%) es agua dulce. De este tres por ciento (3%) de agua dulce el dos coma setenta y cuatro por ciento (2,74%) es el hielo de los polos y glaciares y sólo el 36

MARTÍNEZ, Oscar y grupo de investigación. Derecho de Aguas. Instituto de investigaciones de la Universidad del Externado de Colombia. Tomo II. 2003.

cero coma veintiséis por ciento (0,26%) del agua de la tierra sería utilizable por la sociedad, si los niveles de contaminación de las aguas servidas no fueran tan altos37. El acceso al agua potable es determinante para la supervivencia humana. Si bien el ser humano sobrevive un mes sin alimento, sin agua sobreviviría tan sólo una semana38, y por falta de agua potable anualmente mueren en el mundo cinco millones (5.000.000) de personas39 Sin agua potable las condiciones de vida de la especie humana serían muy precarias, sin embargo, en el mundo viven hoy mil doscientos (1.200) millones de personas que no tienen acceso al agua potable y para el año 2025 se estima que lleguen a cinco mil cuatrocientos (5.400) millones40. Para la ingeniería civil, se ha convertido en una gran reto, el estructurar junto con una nueva ingeniería, la ambiental, nuevas herramientas que perfeccionen íntegramente la potabilidad del agua, en medio de un mundo invadido por la contaminación ambiental e investigaciones científicas a principios del siglo XIX, han logrado hacer un “poco posible” la alternativa que se tenía desde hace mucho tiempo. La creciente importancia que tiene la conservación de los recursos naturales ha despertado en el hombre es de resaltar constantemente; la búsqueda de métodos para cuidarlos y recuperarlos, para que puedan ser aprovechados por los seres vivos; de aquí que uno de los recursos de vital importancia para el hombre, como lo es el agua, sea objeto de estudio. Las aguas residuales son aquellas vertientes provenientes de procesos post industriales; es decir, aquellas aguas que han sido utilizadas en los diferentes sistemas de fabricación, producción o manejo industrial y que para ser desechadas necesitan ser tratadas previamente, de manera tal que puedan ser adecuadas para su ubicación en las respectivas redes de vertido, depuradoras o sistemas naturales, tales como lagos, ríos, embalses, etc. Las impurezas se encuentran en el agua como materia en suspensión, como material coloidal, o como materia en solución; mientras que la materia en suspensión siempre se separa por medio mecánico, con intervención o no de la gravedad, la materia coloidal requiere un tratamiento fisicoquímico preliminar y la materia en solución puede tratarse en el propio estado molecular o iónico o precipitarse y separarse utilizando procesos semejantes a los empleados para la separación de los sólidos

Parra, Lleras, Ernesto y Luna, Lina María (Asistente de investigación). Manejo del Agua en Colombia: Reflexiones. Exceso de legislación y falta de instrumentos para aplicarla. Facultad de Finanzas, Gobierno y Relaciones Internacionales. 38 HOURIA, Tazi Sadeq. Jurista marroquí, presidente de la Alianza Magreb-machrek para el agua, vicepresidenta de la Secretaría Internacional del Agua, pág. 34. 39 Ibídem. 40 Cifras del Fondo mundial para la Naturaleza: www.wwf.org.co/colombia/cifras

inicialmente en suspensión. A esto es lo que se denomina tratamiento de las aguas. Cuando se habla de la aplicación de procesos biológicos, se hace referencia casi exclusiva a los tratamientos de aguas residuales, donde se busca como objetivo principal eliminar los componentes definidos como contaminantes, molestos o con efectos nocivos para el medio ambiente, de manera tal que se pueda ajustar, el agua residual, a la cantidad de agua vertida a las especificaciones legales existentes41. De manera, la mejor forma de tratar las aguas residuales dependerá de una serie de factores característicos, tales como: el caudal, la composición, las concentraciones la calidad requerida o esperada del efluente, las posibilidades de reutilización de la misma, las alternativas de vertido a depurados municipales, tasas de vertido, etc. En nuestro país hay muchos lugares que tienen agua potable, pero no tienen red de drenaje, lo que provoca gran contaminación ambiental, en algunos casos como en éste las aguas residuales son vertidas a corrientes naturales, acción que genera gran daño, debido a que no se realiza tratamiento alguno para separar el material orgánico e inorgánico que constituye el principal elemento de contaminación, un aspecto importante por el cual es necesario tratar las aguas residuales, es el suministro de agua potable a las zonas urbanas y suburbanas de la región. Por tal razón el presente proyecto pretende dar respuesta a la necesidad de tratar las aguas residuales generadas por los Barrios Ricaute y La Carolina en el Municipio de Moniquirá Boyacá, con la finalidad de disminuir la contaminación ambiental y paisajística de la zona, como también evitar daños salubres en la población residente. Asi mismo en espera que ésta propuesta sirva de apoyo y ejemplo en todas aquellas poblaciones que presenten las mismas necesidades.

DE CÁMARA, Lessly; HERNÁNDEZ, Mario y PAZ, Luiselena. Manual de diseño para plantas de tratamiento de aguas residuales alimenticias. 2011. Mini proyecto de ingeniería química.

1. EL AGUA. El agua (del latín aqua) es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. El término agua, generalmente, se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor42. El agua es esencial para la mayoría de las formas de vida conocidas por el hombre, incluida la humana. El acceso al agua potable se ha incrementado durante las últimas décadas en la superficie terrestre. Sin embargo estudios de la FAO, estiman que uno de cada cinco países en vías de desarrollo tendrá problemas de escasez de agua antes del 2030; en esos países es vital un menor gasto de agua en la agricultura modernizando los sistemas de riego.43 1.1. DEFINICIÓN E IMPORTANCIA. Es una sustancia abiótica la más importante de la tierra y uno de los más principales constituyentes del medio en que vivimos y de la materia viva. En estado liquido aproximadamente un gran porcentaje de la superficie terrestre está cubierta por agua que se distribuye por cuencas saladas y dulces, las primeras forman los océanos y mares; lago y lagunas, etc.; como gas constituyente la humedad atmosférica y en forma sólida la nieve o el hielo. El agua es el principal e imprescindible componente del cuerpo humano. El ser humano no puede estar sin beberla más de cinco o seis días sin poner en peligro su vida. El cuerpo humano tiene un setenta y cinco por ciento (75 %) de agua al nacer y cerca del sesenta por ciento (60 %) en la edad adulta. Aproximadamente el sesenta por ciento (60 %) de esta agua se encuentra en el interior de las células (agua intracelular). El resto (agua extracelular) es la que circula en la sangre y baña los tejidos. El agua constituye lo que llamamos hidrosfera y no tiene límites precisos con la Atmósfera y la litosfera porque se compenetran entre ella. En definitiva, el agua es el principal fundamento de la vida vegetal y animal y por tanto, es el medio ideal para la vida, es por eso que las diversas formas de vida prosperan allí donde hay agua. El agua es una sustancia muy abundante en nuestro planeta. La forma como mas la conocemos es como un liquido incoloro. El agua forma parte de los océanos mares, lagos y ríos. También se encuentra en las cañerías de agua potable; en las nubes, de donde cae en forma de lluvia, en el interior de la tierra, de donde la sacamos a través de pozos. El agua también está en otros lugares, como nuestro cuerpo, las plantas, las rocas, etc. 42

Portal del agua UNESCO, Unesco Agua, desarrollo sostenible y protección de los recursos mundiales de agua dulce. 43 UNESCO (2006), Water, a shared responsability. The United Nations World Water Development Report.

Ilustración 1: El Agua como elemento madre

Fuente disponible en la página Web http://web.educastur.princast.es

En si es un líquido esencial y que sin él, ningún ser sobre la tierra podría vivir, a pesar de que este sea conocido como el planeta azul, por su gran contenido de agua, es muy poco el porcentaje de esta que se puede llegar a consumir. Por ende esta se debe cuidar con mayor razón, actualmente hay países con muchos problemas para acezar a este elemento natural tan vital, como algunos países del continente africano, y aunque no se crea hasta en países con gran riqueza hídrica como Colombia, su población también padece por la falta de consumo y del buen consumo, de agua potable, en su viviendas. Como siguiente punto se cree que habrá una tercera guerra mundial a causa del agua44. Luego de haberse hecho una breve explicación sobre el qué es el agua y su importancia para el ser humano, consumidor principal de este, se enseñará cómo el humano ha ido valorando este elementos natural, y qué ha realizado con el fin de conservarla para todos los habitantes del planeta tierra, a través del tiempo. 1.1.1. El Agua en la Historia del Ser Humano. Los primeros asentamientos humanos, para su supervivencia, adaptaron sus actividades y estilo de estilo de vida en torno a las fuentes de aprovechamiento de agua, de tal manera que pudieran tomar el agua directamente para sus necesidades básicas. También le proveía de alimentos directa o indirectamente en la caza y recolección de sus alimentos45.

44 45

SANDOVAL RIVERA, Daniela. Monografía sobre El Agua. Universidad de Salamanca. Pág. 10. William Harvey.

Al crecer los asentamientos humanos y formar las primeras civilizaciones, en aldeas, pueblos y ciudades, tuvo la necesidad de implementar técnicas, utensilios y herramientas que le permitieran optimizar el tiempo y esfuerzo en la tarea cotidiana de transportar el agua al entorno familiar para sus actividades, consumo personal, cultivos y su ganado, que de alguna manera se pueden apreciar en comunidades marginadas que subsisten con mínima influencia de los avances modernos de las civilizaciones: Muchos grupos que habitan zonas desérticas, con escasa disponibilidad del recurso hídrico, aprendieron a subsistir con provisiones mínimas de agua, permaneciendo como nómadas en su forma de vida para buscar agua para su consumo y de sus rebaños, otros construyeron pozos a mano a intervalos a lo largo de sus rutas por el desierto, para el aprovechamiento de las aguas subterráneas. En las territorios donde se tenía disponibilidad suficiente, se desarrollaron técnicas y tecnologías cada vez más sofisticadas en la construcción de acueductos, canales, tuberías, cisternas, como fue el caso con Roma alrededor del año 300 a. C. con esto se favoreció la optimización de tiempo y esfuerzo que se dedicaba al aprovisionamiento del agua, que, ante la demanda de mayores volúmenes, debían acarrearla de mayores distancias46. Sin embargo, con la concentración de grandes volúmenes de aguas utilizadas, se generó otra necesidad: la disposición de las aguas servidas, como a continuación se detallarán. 1.1.2. Agua para las Primeras Civilizaciones. Los Persas antiguos consideraban como primera letra de su diccionario al agua, llamándola ab. Los egipcios usaban una línea ondulada ~ para representar la palabra agua. Este símbolo después vino a ser la letra men de los hebreos, representando mayim o agua eventualmente la letra M, para los anglosajones es la W de wáter. Durante la era de piedra, seguramente las primeras civilizaciones que sólo se ocupaban de cubrir sus necesidades básicas de comida, agua y resguardo, vivían cerca de fuentes de agua fresca, tales como manantiales o lagos. Conforme fue creciendo la población humana, las comunidades prehistóricas tendieron a establecerse cerca de los lagos en África central y a lo largo de los ríos en el Medio Oriente, norte de China e India. En algunas partes del mundo, la variabilidad de la precipitación forzó a los humanos a relocalizar áreas más húmedas que tuvieran mejor confiabilidad de abastecerse de alimentos. Los primeros somalís del este de África fueron nómadas por su constante búsqueda de agua y pasto para su ganado. Entre el período de sequías y lluvias, viajaban largas distancias a través del desierto para obtener pastura verde. Cuando era posible excavaban pozos de agua a mano, regularmente a intervalos espaciados a lo largo de sus rutas por el desierto, para proveer de agua a las caravanas de 46

SANDOVAL RIVERA, Daniela. Monografía sobre El Agua. Universidad de Salamanca. Pág. 13.

nómadas y ganado. Esto dio pie para posteriormente, se establecieran grandes ciudades alrededor de los pozos de agua en el desierto de África. Los sistemas de aguas subterráneas vinieron a ser más elaborados en varias partes del mundo con el desarrollo de los ganats (derivada de una palabra semítica que significa cavar). Desde alrededor del año 1000 a.C., los ganats han estado construyéndose en el suroeste de Asia, norte de África y el Medio Oriente para el aprovechamiento de las aguas subterráneas. Se puede ver a través de la historia de la humanidad en buena medida puede escribirse como la historia del hombre y su relación con el agua. Se mostraron ejemplos donde podemos apreciar que el hombre ha estado desde sus orígenes en lucha constante por tener una forma más cómoda para disponer del agua, así como su lucha por protegerse de los eventos naturales como se presenta el recurso. En ocasiones, la lucha es contra la hambruna ocasionada por la escasez, en otras hay que proteger la vida por los daños que ocasiona el exceso. Esta historia continua hasta el presente 47 . El agua y su gestión son determinantes en el desarrollo de las economías y de las sociedades, el grado de interés colectivo sobre el agua y el conocimiento de sus potencialidades en forma de una cultura, constata el desarrollo. El proceso de desarrollo se nutre con el agua, motor de crecimiento económico y de bienestar social. El surgimiento de las civilizaciones, generó las bases para la gestión del agua, en especial donde era escasa. La repartición de derechos de uso del agua es una de las primeras manifestaciones. Antes del advenimiento de las grandes civilizaciones, la relación del hombre con el agua era relativamente simple y directa. El hombre la tomaba de la fuente, o la utilizaba como transporte o energía motriz, sus limitantes eran de carácter tecnológico, de capacidad de trabajo y recursos. La gestión del agua la realizaban directamente los usuarios: no se requería de la participación del gobierno o de reglamentación. Hubo gestión del agua antes de que hubiese gobierno. El surgimiento de las civilizaciones, generó las bases para la gestión del agua, en especial donde era escasa. La repartición de derechos de uso del agua es una de las primeras manifestaciones, el control de la aplicación de las reglas marca el surgimiento de la autoridad plena. Las sociedades se ven forzadas a reglamentar la disposición y la repartición de este recurso. Surgen los mercados del agua. La gestión del agua surge como una necesidad para prevenir y resolver conflictos48. En Egipto, el control del río Nilo era asunto de política de Estado, (limitar los daños por inundaciones, y aprovechar la fertilidad en los terrenos próximos al río). Tanto la tierra, como el agua que las inundaba y la fertilidad que esta transportaba, pertenecían al Faraón. Mesopotamia era una civilización del agua, (por escasez 47

HIDALGO TOLEDO, Jorge Arturo. Fundamentos de la gestión integrada del agua. Tesis para Posgrado. Ingeniería Civil. Pág. 23. 48 HIDALGO TOLEDO, Jorge Arturo. Fundamentos de la gestión integrada del agua. Tesis para Posgrado. Ingeniería Civil. Pág. 24.

del agua), con una política de Estado para su gestión- se regulaban los usos del agua y era necesario pagar al reino por su uso. En Grecia, donde el agua era un bien primario, la irrigación y el suministro de agua potable eran política de Estado, en Arabia era una sociedad hidráulica severamente reglamentada, donde el rey y los funcionarios de más alto rango eran ante todo los administradores del agua. No olvidar a China; aparecen las primeras reglamentaciones para el uso del agua que responden a su escasez (Sumeria y Asiria). Los romanos crearon los primeros elementos formales del derecho del agua que han nutrido el pensamiento universal sobre la propiedad y dominio del agua propiedades ribereñas y régimen ripariano). Los romanos no concibieron la aprobación privada del agua. Nadie podía retenerla como de su propiedad, este principio, se perdió en la gestión de las aguas subterráneas en muchas culturas occidentales. El control de la aplicación de las reglas marca el surgimiento de la autoridad plena. Las sociedades se ven forzadas a reglamentar la disposición y la repartición de este recurso. Surgen los mercados del agua, la gestión del agua surge como una necesidad para prevenir y resolver conflictos. 1.1.3. El surgimiento de un nuevo concepto, el Agua Potable, una manera del consumo de agua de manera higiénica. Con las denominaciones de Agua potable de suministro público y Agua potable de uso domiciliario, se entiende la que es apta para la alimentación y uso doméstico: no deberá contener substancias o cuerpos extraños de origen biológico, orgánico, inorgánico o radiactivo en tenores tales que la hagan peligrosa para la salud. Deberá presentar sabor agradable y ser prácticamente incolora, inodora, límpida y transparente. El agua potable de uso domiciliario es el agua proveniente de un suministro público, de un pozo o de otra fuente, ubicada en los reservorios o depósitos domiciliarios49. Ilustración 2: El Agua Potable.

Fuente disponible en la página Web http://ec2-75-101-190-175.compute-1.amazonaws.com 49

MOLINA, Rodolfo. Monografía. El tratamiento del agua.

El acceso al agua potable es determinante para la supervivencia humana. Si bien el hombre sobrevive un mes sin alimento, sin agua sobreviviría solo una semana50; y por falta de agua potable anualmente mueren en el mundo cinco millones de personas51. Sin agua potable las condiciones de vida de la especie humana serían muy precarias, sin embargo, en el mundo viven hoy mil doscientos (1.200) millones de personas que no tienen acceso al agua potable y para el año 2025 se estima que lleguen a cinco mil cuatrocientos (5.400) millones52 Las aguas superficiales y subterráneas son necesarias para suministrar a la población de zonas urbanas y rurales el agua potable, así como la agricultura, la ganadería, los procesos industriales, la generación de energía, la navegación y la conservación de la flora y fauna. Razón por la que es imperativo que las Naciones Unidas y los Estados establezcan las normas y faciliten los medios para que en cada espacio geográfico existan las condiciones políticas, económicas, administrativas y técnicas, para identificar, clasificar y cuantificar los recursos hídricos, reglamentar su uso y establecer el control eficiente con el fin de garantizar su preservación y conservación. El hombre, desde su más remoto origen, se dio cuenta que sin agua no hay vida y observó el comportamiento del agua en sus diferentes estados, empíricamente investigó el fenómeno de la lluvia y logró determinar los períodos secos y los húmedos. Observó el mar descubriendo su riqueza, así como los peligros, los movimientos y la existencia de corrientes marinas que aprovechó para la navegación. Conoció el deshielo, el poder destructor de las grandes crecientes y avenidas, del fuego y del viento, el de otros fenómenos naturales y el que él mismo tiene para acabar con la naturaleza. 1.2. AGUA POTABLE. Se denomina agua potable o agua para consumo humano, al agua que puede ser consumida sin restricción. El término se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales. En la Unión Europea la normativa 98/83/EU establece valores máximos y mínimos para el contenido en minerales, diferentes iones como cloruros, nitratos, nitritos, amonio, calcio, magnesio, fosfato, arsénico, entre otros., además de los gérmenes patógenos. El pH del agua potable debe estar entre 6,5 y 8,5. Los controles sobre

HOURIA TAZI SADEQ, Jurista marroquí, presidenta de la Alianza Magred-Machrek para el Agua, Vicepresidenta de la Secretaría Internacional del Agua. 51 Ibídem. 52 Información disponible en la página web: www.wwf.org.co/colombia/cifras/datos_cifras_ ecosistemas_agua_dulce.php Cifras de Fondo Mundial para la Naturaleza.

el agua potable suelen ser más severos que los controles aplicados sobre las aguas minerales embotelladas53. En zonas con intensivo uso agrícola es cada vez más difícil encontrar pozos cuya agua se ajuste a las exigencias de las normas. Especialmente los valores de nitratos y nitritos, además de las concentraciones de los compuestos fitosanitarios, superan a menudo el umbral de lo permitido. La razón suele ser el uso masivo de abonos minerales o la filtración de purines. El nitrógeno aplicado de esta manera, que no es asimilado por las plantas es transformado por los microorganismos del suelo en nitrato y luego arrastrado por el agua de lluvia al nivel freático. También ponen en peligro el suministro de agua potable otros contaminantes medioambientales como el derrame de derivados del petróleo, lixiviados de minas, etc. Las causas de la no potabilidad del agua son:   

Bacterias, virus; Minerales (en formas de partículas o disueltos), productos tóxicos; Depósitos o partículas en suspensión.54

Los indicadores de impacto del suministro de agua potable y saneamiento. Los sanitaristas de la OMS estiman que:     

Un 88% de las enfermedades diarreicas son producto de un abastecimiento de agua insalubre y de un saneamiento y una higiene deficientes. Un sistema de abastecimiento de agua potable eficiente y bien manejado reduce entre un 6% y un 21% la morbilidad por diarrea, si se contabilizan las consecuencias graves. La mejora del saneamiento reduce la morbilidad por diarrea en un 32%. Las medidas de higiene, entre ellas la educación sobre el tema y la insistencia en el hábito de lavarse las manos, pueden reducir el número de casos de diarrea en hasta un 45%. La mejora de la calidad del agua de bebida mediante el tratamiento del agua doméstica, por ejemplo con la cloración en el punto de consumo, puede reducir en un 35% a un 39% los episodios de diarrea.55

2. EL AGUA EN COLOMBIA. Colombia, es uno de los países junto con Brasil, con mayor fuente hídrica; tiene un gran cúmulo de esta esparcida por todo su territorio, bridándole fertilidad en sus 53

Programa Conjunto OMS/UNICEF de Monitoreo del Abastecimiento de Agua y el Saneamiento. Progresos en materia de saneamiento y agua potable, 2010 54 La información señalada está textualmente, como se encuentra disponible en la página web: http://www.aderasa.org 55 Guías para la calidad del agua potable. Primer Apéndice a la Tercera Edición - Volumen 1 Recomendaciones. Ediciones de la OMS, Organización Mundial de la Salud. 2006

tierras, aunque es muy criticada a nivel local y mundial su cuidado con respecto a la falta de potabilidad del agua, generando malnutrición a una gran parte de su población especialmente de muy escasos recursos económicos. 2.1. COLOMBIA POTENCIA HÍDRICA56: Colombia presenta una precipitación anual que bordea los tres milímetros en el área continental. Esta cantidad de agua es suficiente para generar una considerable escorrentía que nutre ríos, quebradas y diferentes tipos de almacenamientos. La oferta hídrica generada en términos de rendimiento es de cincuenta y ocho (58) lt/seg por Km2; al comparar esta cifra en el plano mundial, vemos que sextuplica la cantidad de agua promedio y triplica la cantidad de agua en Latinoamérica57. En las grandes cuencas hidrográficas como la Orinoquía y la Amazonía se tienen importantes porcentajes de caudal, allí está el majestuoso río Caquetá que posee el doble del caudal del Magdalena, catalogándose como el más grande del país. Mientras este último también llamado el río de la patria, tiene siete mil metros cúbicos (7.000 m3) por segundo, el Caquetá puede llegar a tener catorce mil (14.000) en algunos de sus períodos más húmedos. Pero no hay que olvidar que existen otras regiones de déficit hídrico entre las que se destacan: Valles Interandinos y Zonas Planas; Zona Caribe, Valle del Patía, Chicamocha, Medio Cauca y Alto Magdalena, entre otras. Si se relacionan los recursos hídricos por relieve vemos que la mayoría de la población colombiana está concentrada en la zona de montaña que posee una hidrología insuficiente en comparación con otras regiones menos pobladas como la Pacífica, la Amazonía y la Orinoquía. Los centros más poblados, Eje Cafetero, Sabana de Bogotá, Valle de Aburrá, Valle del Cauca, etc.., ocupan una tercera parte del área continental cuyos ejes son las cuencas de los ríos Magdalena y Cauca que abarcan escasos trescientos mil kilómetros cuadrados (300.000 KM2). En esta zona sólo existe una precipitación entre mil quinientos y dos mil milímetros, lo que ubica los excesos del recurso hídrico del país en la zona extra andina.

MARÍN RAMÍREZ, Rodrigo. Agrólogo especialista en Hidrología Colombia: Potencia Hídrica. Subdirección de Hidrología, IDEAM. 2003. 57 Ibídem.

Ilustración 3: Hidrografía de Colombia.

Fuente disponible del Estudio Hidrológico IDEAM, 2009

de cómo debe ser el manejo, la protección y la administración del agua.

3. LEGISLACIÓN SOBRE EL AGUA EN COLOMBIA. Algunos de los marcos legales más importantes relacionados a los recursos hídricos, su manejo, y que contienen componentes del derecho de aguas para Colombia se indican a continuación5859:        

Política Nacional Ambiental Decreto de Zonas Forestales Protectoras Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección del Medio Ambiente Decreto - Ley de Aguas no Marítimas Decreto de Ordenamiento de Cuencas hidrográficas Estatuto Nacional de Protección de los Animales Ley Forestal Código de Recursos Naturales Renovables

Dentro de la normatividad ambiental colombiana aplicable se deben tener en cuenta: 

Tratados y convenios internacionales multilaterales y bilaterales aprobados y ratificados por Colombia. Cuyo objeto es establecer alianzas mundiales de cooperación entre todos los sectores claves de la sociedad, en los que se respeten los intereses comunes, se proteja la integridad de los componentes que integran el medio ambiente y se guarde el equilibrio con el desarrollo.



Normas ambientales de la Constitución Política de Colombia. En la estructura de la Constitución colombiana, los artículos alusivos al medio ambiente se agrupan en seis campos de acción así: Medio Ambiente como derecho colectivo, fundamental y principio rector del Estado (Artículos 7, 8, 49, 67, 79, 80, 81, 82, 95 y 215) ; Medio Ambiente como derecho colectivo social o fundamental (Artículos: 79, 88 y 330): Medio Ambiente como paradigma de un nuevo modelo de desarrollo estableciendo un vinculo entre el medio ambiente y desarrollo (Artículos: 333, 334, 339, 340 y 36); Medio Ambiente como condicionante de la propiedad privada, la economía y las empresas (Artículos 58, 63 y 66); Medio Ambiente como componente de la política internacional (Artículo 226); Medio Ambiente en relación con la estructura organizativa y funcional del Estado (Artículos 267, 268, 277, 282,

ESG. Normatividad Ambiental Colombiana [en línea]. Environmental Solutions Group SA [fecha de consulta: 2 de enero del 2008]. Disponible en http://www.esg.com.co/index-3.html. 59 “Segundo dialogo internacional sobre la crisis mundial del agua. La gestión de aguas en empresas públicas de Medellín y la Sostenibilidad del recurso hídrico [en línea]. Dialogosagua. [fecha de consulta: 28 de enero del 2008]. Disponible en www.dialogosagua.es/index_files/doc/Piedrahita%20DOC.pdf.

289, 298, 310, 313, 317, 330 y 331); Fiscalización y Control de la Gestión Ambiental, función encomendada las Contralorías y dentro de la cual se incluye el ejercicio de control financiero, de gestión y de resultados fundamentados en la eficiencia, la economía, la equidad y la valoración de costos ambientales, así como la obligatoriedad del Contralor de presentar un informe anual sobre el estado de los recursos naturales y del ambiente (Artículos 267 y 268). 3.1. MARCO NORMATIVO Para el manejo de las aguas residuales municipales, el país cuenta con una amplia normatividad que permite regular y ordenar las actuaciones de los actores institucionales que participan en la aplicación de los mecanismos económicos como la Tasa Retributiva, y de planeación como el PSMV. Se destacan las siguientes normas: 3.1.1. CONSTITUCIÓN POLÍTICA NACIONAL:

En los artículos 78, 79 y 80 establece que el Estado tiene, entre otros deberes, los de proteger la diversidad e integridad del ambiente; fomentar la educación ambiental: prevenir y controlar los factores de deterioro ambiental: imponer las sanciones legales y exigir la reparación de los daños causados al ambiente. 3.1.2. DECRETO - LEY 2811 DE 1974:

Denominado Código Nacional de los Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente. Contiene las acciones de prevención y control de la contaminación del recurso hídrico, para garantizar la calidad del agua para su uso posterior. 3.1.3. LEY 9 DE 1979:

Conocida como Código Sanitario Nacional. Establece los procedimientos y las medidas para llevar a cabo la regulación y control de los vertimientos. 3.1.4. DECRETO 1594 DE 1984:

Norma reglamentaria del Código Nacional de los Recursos Naturales y de la ley 9 de 1979, desarrolla los aspectos relacionados con el uso del agua y los residuos líquidos. En cuanto a aguas residuales, define los límites de vertimiento de las sustancias de interés sanitario y ambiental, permisos de vertimientos, tasas retributivas, métodos de análisis de laboratorio y estudios de impacto ambiental. 3.1.5. LEY 99 DE 1993:

Reordena el sector público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, otorga a las autoridades ambientales Regionales, en su calidad de máxima autoridad ambiental en el área de su jurisdicción, la facultad de ejercer las funciones de evaluación, control y

seguimiento ambiental del uso del agua, el suelo, el aire y los demás recursos naturales renovables, las cuales comprenderán el vertimiento, emisión o incorporación de sustancias o residuos líquidos, sólidos o gaseosos, en cualquiera de sus formas, a las aguas en cualquiera de sus formas, al aire, o a los suelos, así como los vertimientos que puedan causar daño o poner en peligro el normal desarrollo sostenible de los recursos naturales renovables o impedir u obstaculizar su empleo para otros usos. Entre otras, encarga a los municipios la función específica de ejecutar obras o proyectos de descontaminación de corrientes o depósitos de agua afectados por los vertimientos municipales. Además, crea la tasa retributiva por vertimientos líquidos puntuales a los cuerpos de agua y establece los lineamientos para su implementación. 3.1.6. LEY 142 DE 1994:

ley de servicios públicos domiciliarios - LSPD, régimen de los servicios públicos domiciliarios. Establece la competencia de los municipios para asegurar la prestación eficiente del servicio domiciliario de alcantarillado, que incluye el tratamiento y disposición final de las aguas residuales. Además, define que las entidades prestadoras de servicios públicos domiciliarios deben proteger el ambiente cuando sus actividades lo afecte (cumplir con una función ecológica). 3.1.7. DECRETO 1600 DE 1994:

Reglamenta parcialmente el Sistema Nacional Ambiental - SINA, en cuanto a los Sistemas Nacionales de investigación Ambiental y de Información Ambiental. Define en el IDEAM el manejo de la información ambiental nacional, y la normalización de los procedimientos relacionados con la información ambiental. 3.1.8. LEY 373 DE 1997:

Uso Eficiente y Ahorro del agua. Contribuye a la disminución de aguas residuales, y fomenta el desarrollo del rehúso de las aguas residuales como una alternativa de bajo costo que debe ser valorada. 3.1.9. RESOLUCIÓN 372 DE 1998:

Por la cual se actualizan las tarifas mínimas de las tasas retributivas por vertimientos líquidos, estableciendo los valores para DB05, y SST, los cuales se incrementarán anualmente conforme el IPC. 3.1.10. RESOLUCIÓN 1096 DE 2000 –

Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico RAS: El RAS es el documento técnico que fija los criterios básicos y requisitos mínimos que deben reunir los proyectos del sector de agua potable y saneamiento básico. En el caso de sistemas de tratamiento de aguas residuales, el RAS título E, tratamiento de aguas residuales, tiene en cuenta los procesos involucrados en la conceptualización, diseño, construcción, supervisión técnica, puesta en marcha, operación y mantenimiento.

3.1.11. LEY 715 DE 2001:

Establece el Sistema General de Participaciones constituido por los recursos que la Nación transfiere a las entidades territoriales. En el rubro Participación de propósito general se destinan recursos para agua potable y saneamiento básico, con los cuales al municipio le corresponde promover, financiar o cofinanciar proyectos de descontaminación de corrientes afectados por vertimientos, así como programas de disposición, eliminación y reciclaje de residuos líquidos y sólidos, entre otros programas. 3.1.12. RESOLUCIÓN 081 DE 2001:

Por la cual se adopta un formulario para la información relacionada con el cobro de la tasa retributiva y el estado de los recursos naturales. 3.1.13. CONPES 3177 DE 2002:

Acciones Prioritarias y Lineamientos para la Formulación del Plan Nacional de Manejo de Aguas Residuales (PMAR): Define las acciones prioritarias y los lineamientos para la formulación del Plan Nacional de Manejo de Aguas Residuales (PMAR) con el fin de promover el mejoramiento de la calidad del recurso hídrico de la Nación. Este documento establece cinco acciones prioritarias enmarcadas en la necesidad de priorizar la gestión, desarrollar estrategias de gestión regional, revisar y actualizar la normatividad del sector, articular las fuentes de financiación y fortalecer una estrategia institucional para la implementación del Plan Nacional de Manejo de aguas Residuales. 3.1.14. DECRETO 1729 DE 2002:

Por el cual se reglamenta la ordenación de las cuencas hidrográficas bajo liderazgo de la Autoridad Ambiental competente, como un instrumento de planeación del uso y manejo sostenible de los recursos naturales, buscando un adecuado equilibrio entre el aprovechamiento económico y social de los recurso naturales renovables y la conservación de la estructura físico biótica de las cuencas hidrográficas, particularmente del recurso hídrico. 3.1.1 5. LEY 812 DE 2003 –

Ley del Plan Nacional de Desarrollo 2002 -2006 Hacia un Estado Comunitario: Establece en el objetivo de impulsar el crecimiento económico sostenible, estrategia de sostenibilidad ambiental, y como acción prioritaria del programa Manejo Integral del Agua, la prevención y control de la contaminación a través de la formulación e implementación del Plan de manejo de aguas residuales, según los lineamientos del CONPES 31 77. 3.1.16. DECRETO 3100 DE 2003:

Reglamenta los artículos 42 y 43 de la Ley 99 de 1993, respecto a la implementación de tasas retributivas por vertimientos líquidos puntuales a un cuerpo de agua. La tasa retributiva consiste en un cobro por la utilización directa o indirecta de las fuentes de agua como receptoras de vertimientos puntuales y por

sus consecuencias nocivas para el medio ambiente. El Decreto establece el Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos. La resolución 372 de 1998 establece el monto de las tasas mínimas para Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) y Sólidos Suspendidos Totales (SST). 3.1.17. DECRETO 3440 DE 2004:

Por el cual se modifica parcialmente el Decreto 3100 de 2003 3.1.18. RESOLUCIÓN 1433 DE 2004:

reglamenta una metodología para la formulación, desarrollo y evaluación de los Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos - PSMV, las Personas Prestadoras del Servicio Publico de Alcantarillado y sus Actividades Complementarias - PPSALAC, deben formular y presentar el PSMV en un plazo no mayor de 12 meses, contado a partir del 27 de diciembre de 2004, fecha de publicación de la resolución 1433 de 2004, ante la autoridad ambiental competente para su aprobación y seguimiento. 3.1.19. DECRETO 1200 DE 2004:

Determina los instrumentos de planificación ambiental que deberán implementar las Autoridades Ambientales Regionales en el largo, mediano y corto plazo: Plan de Gestión Ambiental Regional (PGAR), Plan de Acción Trienal (PAT), y Presupuesto anual de rentas y gastos. Establece la necesidad de realizar un Diagnóstico Ambiental que corresponde al análisis integral de los componentes sociales, económicos, culturales y biofísicos que determinan el estado de los recursos naturales renovables y del ambiente, como punto de partida del PGAR. Así mismo, la articulación del PAT con las Políticas Nacionales, el Plan de Gestión Ambiental Regional, el Plan de Desarrollo Departamental, los Planes de Ordenamiento Territorial y de Desarrollo municipales, los Planes de Ordenamiento y Manejo de Territorios Étnicos y/o de cuencas hidrográficas, los Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos, los Planes de Gestión Integral de Residuos Sólidos y de Desarrollo Forestal. 3.1.20. RESOLUCIÓN 2145 DE 2005:

Por la cual se modifica parcialmente la Resolución 1433 de 2004 sobre Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos, PSMV.

4. MUNICIPIO DE MONIQUIRÁ – BOYACÁ. Moniquirá es un municipio colombiano ubicado en la provincia de Ricaurte en el departamento de Boyacá; su cabecera dista 56 km de Tunja, la capital departamental. Situado a 1.700 msnm, su territorio, que pertenece a la cordillera Oriental, está bañado por los ríos Moniquirá, Pómeca y Suárez. Sus suelos se distribuyen en los pisos térmicos templado y frío. La temperatura media anual del casco urbano es de 19 / 20 °C y el promedio de precipitaciones de 2.005 mm. Es el séptimo municipio más poblado del departamento. 4.1. IDENTIFICACIÓN DEL MUNICIPIO.     

Nombre del municipio: Municipio de Moniquirá NIT: 800.099.662-3 Código Dane: 15469 Gentilicio: Moniquireños Otros nombres que ha recibido el municipio: Ciudad Dulce de Colombia y Destino Turístico por naturaleza

4.1.1. Símbolos Patrióticos. 4.1.1.1. Escudo. Ilustración 4: Escudo del Municipio de Moniquirá.

http://www.moniquira-boyaca.gov.co/informacion_general.shtml

Mediante Acuerdo No. 018 de 1999 se adopta e institucionaliza el Escudo del Municipio de Moniquirá como símbolo distintivo e insignia física del territorio moniquireño. El Escudo de Armas de Moniquirá, se describe en forma española, cuartelado en cruz y escudete triangulado en la punta. Bordura camponada en diez piezas. Como timbre, Yelmo de Gran Guerrero; como cimera, un pendón cola de Milano cargado de un sol; como soporte, dos leones rampantes sobre media guirnalda de ramas de café. Los cuarteles se representan así: 43

1. En campo de gules una banda de sable, cargada de tres estrellas de oro de cinco puntas. 2. En campo de azur, sobre ondas de agua de azur y plata una palmera y las montañas de sinople con un sol naciente. 3. En campo de sinople unas ruedas de trapiche y una caña de azúcar de oro. 4. En campo de azur un obelisco de oro. En el escudete de la punta de gules una paila de cobre; la bordura es camponada de diez piezas, cinco de oro y cinco de plata. La simbología, representación y expresión heráldica establece: En el primer cuartel sobre campo rojo, sinónimo de vencimiento con sangre se destaca la banda negra con tres estrellas del grado de capitán de don Antonio Ricaurte, héroe granadino nacido en esta Provincia, cuya capital es Moniquirá. En el segundo cuartel se destaca el nombre de Moniquirá, tomado del lenguaje chibcha que significa ciudad del baño, sobre el río Moniquirá la palmera, las montañas y el son con el azul celeste de sus cielos. En el tercer cuartel sobre el verde de sus veredas el símbolo del trabajo campesino como es la molienda y sus cañaduzales. En el cuarto cuartel se destaca el obelisco, monumento que quedará como testimonio de confraternidad, de integridad, de unión Bolivariana, realizado por el Maestro Eduardo Malagón Bravo. El escudete de la punta del escudo va cargado de una paila de cobre símbolo de la "Ciudad Dulce de Colombia", el cobre de la paila representa las minas que posee la municipalidad. La bordura campanada de diez piezas representa la riqueza y la integridad de los municipios que junto con Moniquirá conforman la Provincia de Ricaurte: Arcabuco, Santana, San José de Pare, Chitaraque, Togüí, Santa Sofía, Sutamarchán, Ráquira, Sáchica y Villa de Leyva, cuna del gran héroe de San Mateo "Antonio Ricaurte". Como timbre encontramos el yelmo del Gran Guerrero, que fue Ricaurte, que vive para la posteridad y que enarbola el pabellón de la grandeza y la sabiduría y de la gloria. Como soporte del escudo aparecen dos leones rampantes como símbolo de fortaleza de los habitantes de este bello municipio. Bajo los leones dos ramas de café florecidos y frutados símbolo del primer productor de Café en Boyacá 4.1.1.2. Bandera. La bandera del municipio de Moniquirá simboliza la cultura y costumbres del pueblo Moniquireño, representada y compuesta por tres franjas horizontales que en su orden son verde, guayaba y blanco. El Verde denota las tierras y valles fértiles, producto de fuente natural abundante, rodeado de ríos y de una diversidad de fuentes hidrográficas; el color guayaba denota abundancia de cultivos de este producto y el blanco significa la paz, la tranquilidad y pureza de sus gentes.

4.1.2. Historia.  

Fecha de fundación:26 de marzo de 1825 Nombre del/los fundador (es):Gaspar Ramírez

Moniquirá es anterior a la conquista; pueblo de indios que perteneció al dominio del cacique de Susa. Gonzalo Jiménez de Quesada y su hueste de conquistadores pasaron el 16 de Marzo de 1.536 por Ubaza, caserío que estaba situado en cercanía del rió Saravita. El poblado de Ubaza (Moniquirá) fue trasladado al sitio Pueblo Viejo y en 1.556 fue ubicado en el sitio que se encuentra en la actualidad. Fue evangelizado por los Padres Dominicanos Fray Bartolomé de Ojeda y Fray Diego Godoy. El 26 de Marzo de 1.825 Moniquirá fue declarada como “VILLA REPÚBLICANA”, por el General Francisco de Paula Santander; Vicepresidente de la República y encargado del poder ejecutivo de conformidad con la Ley 8ª del 23 de Junio de 1.824 Artículo 15. En la actualidad cuenta con una población de 24.096 habitantes de los cuales 9.778 se encuentran en el casco urbano y 14.318 en el rural. 4.1.3. Descripción Geografía. Está ubicada en el altiplano boyacense cuya posición hace que sea considerado el eje económico del departamento y dentro de lo que se conoce como la subregión de la cuenca del Río Moniquirá en donde además se encuentran los municipios de Arcabuco, Villa de Leyva, Sáchica y Sutamarchán Comprende de sur a norte y de oriente a occidente, el mayor número de municipios de Boyacá y concentra un alto porcentaje de población. Por su posición es considerado como el eje político, social, económico y cultural del Departamento. Se extiende a partir de la laguna de Fúquene pasando por la zona del Valle de Chiquinquirá hasta encontrar las tierras quebradas de Moniquirá, hacia el Oriente se ubica el Altiplano de Tunja, el Valle de Sogamoso y el Valle alto del Río Chicamocha. El Altiplano está conformado por regiones semionduladas y algunas pequeñas elevaciones. Límites del municipio:El municipio de Moniquirá, limita al norte con San José de Pare, por el oriente con Togüi y Arcabuco, por el sur con Gachantiva y Santa Sofía y por el Occidente con el departamento de Santander.    

Extensión total:220 Km2 Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar): 1.700 Temperatura media: 19º C Distancia de referencia: 65

5.1.6. Mapas. Ilustración 5: Mapa Político Urbano de municipio de Moniquirá.

Fuente disponible en la página Web http://www.moniquira-boyaca.gov.co/

Ilustración 6: Mapa de político Moniquirá y sus colindantes.

Fuente disponible en la página Web http://www.moniquira-boyaca.gov.co/

6. CALCULO 6.1. CALCULO SEDIMENTADOR 6.1.1. Consideraciones generales: Las dimensiones del tanque están determinadas por la cantidad de aguas negras que se requiera tratar y debe diseñarse para el caudal máximo horario esperado. Para el caso de tanques rectangulares la relación longitud: ancho debe estar entre 1.5:1 y 1 5:1. Para el caso de tanques circulares se recomienda un diámetro entre 3 y 60 m, una pendiente de fondo entre 6 y 1 7%. Los tanques cuadrados no se recomiendan y los de forma hexagonal y ortogonal son considerados como si fueran a los circulares debido a que estos están dotados de un equipo rotatorio para remoción de los sólidos. Debe escogerse la mayor de las áreas calculadas, de acuerdo a las siguientes tasas de desbordamiento superficial mínimas recomendadas: 1) 2) 3) 4)

Para caudal medio utilizar 33 m3/m2/día, Para caudal pico sostenido por tres horas utilizar 57 m3/m2/día, Para caudal pico utilizar 65 m3/m2/día. Aspectos constructivos.

Tiempo de retención Debe basarse en el caudal de aguas negras y en el volumen del tanque. Se recomienda un período de retención mínimo de 1.0 hora tanto para los sedimentadores circulares como para los rectangulares. Profundidad Para los tanques de sedimentación circulares se recomienda un rango de profundidades de 2.5 a 4 m. En el caso de tanques rectangulares se recomienda un rango de profundidades entre 2 y 5 m. O Tasa de desbordamiento superficial En el caso que se planee o exista un tratamiento secundario seguido del tanque de sedimentación primaria se recomienda una TDS para flujo medio de 32 a 48 m3/m2/día y para flujo horario pico de 80 a 120 m3/m2/día. En caso de que se planee o exista un sistema de retorno de lodos activados de desecho, se recomienda una TDS de 25 a 32 m3/m2/día y para flujo horario pico de 50 a 70 m3/m2/día. Sin embargo, el diseñador debe escoger una TDS según el tipo de 48

suspensi贸n que va a separarse y siempre y cuando se demuestre que es apropiada para lograr una eficiencia acorde con el nivel de confiabilidad de servicio en que se encuentre la planta. La profundidad depende del tipo de limpieza de lodos que se practique en la planta. Se recomienda una capa de lodos de 30 a 45 cm por motivos operacionales._

6.1.2. An谩lisis De Q Y Remociones

6.1.3. Cรกlculo Sedimentador Primario

6.1.4. Diseño Vertedero De Salida

6.2. CÁLCULO HUMEDALES 6.2.1. Modelo general de diseño

6.2.2. Diseño Hidráulico

3.2.4. Aspectos TĂŠrmicos

6.2.5. Modelo De Dise帽o Para La Remoci贸n De Dbo

6.2.6. Modelo de dise帽o para la remoci贸n de s贸lidos suspendidos totales.

6.2.7. Modelos De Diseño Para La Remoción De Nitrógeno 

Nitrificación



Des nitrificación

6.2.8. Modelo de dise帽o para remoci贸n de f贸sforo.

6.2.9. C谩lculo De Humedales

6.2.10. Modelo de diseño para la remoción de DBO 

Cálculo la concentración efluente



Cálculo constante de remoción a la temperatura del efluente



Cálculo del área superficial



Cálculo de la carga hidráulica superficial



Cálculo del área transversal



Diseño hidráulico



Cálculo del tiempo de retención hidráulico



Cálculo carga orgánica superficial



Modelo para Nitrògeno



Diseño para la remoción de sólidos suspendidos

CONCLUSIONES Se ofrece un diseño de una planta de tratamiento que cubre la demanda del sector del municipio sobre el cual se tomaron datos, Debido a que no se conto con toda la información requerida por parte de la alcaldía respecto a la zona sobre la cual se realizo el diseño en la que se construirán nuevas edificaciones se asumieron algunos incrementos significativos de la cantidad de población. Los ensayos de laboratorio eran primordiales para la determinación de la potabilidad del agua pero no se desarrollaron con se había solicitado danto criterios q no eran necesarios e ignorando unos mucho mas importantes, exigidos por el decreto 475 de 1998. Se brinda un diseño que satisface las necesidades requeridas para el correcto manejo de aguas residuales del municipio de Moniquirá.

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10. CIBERGRAFĂ?A

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