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Timestamp: 2019-11-19 14:49:42+00:00

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Dimensionamiento de Un Sistema de Tratamiento de Aguas en La E.S.E Hospital Santa Sofía de Caldas | Precipitación | Agua
Dimensionamiento de Un Sistema de Tratamiento de Aguas en La E.S.E Hospital Santa Sofía de Caldas
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Ciclo Hidro.pdf
TRATAMIENTO DE AGUA EN PILETAS DE NATACIÓN
Agua - Carbón activado Granular, Remoción Organolépticos
Reci Calu Je
2002-1136-Ficha
25506_2
Libro sobre Adsorción sobre carbones
CarbonActivado Mitad Grupo 3
cisternas.ppt
Abastecimiento Libro
Agua Imprimir
GUIA LAB DE QUIMICA DE AMBIENTE DET DE CLORO N°6
b9fe86f96cdfb3688c2f5e3ee5c308ce9a383dd7
9.5 Filtracion 9.6 Desinfeccion
GRUPO 8 - OZONIZACION.pptx
DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS LLUVIAS EN LA E.S.E HOSPITAL SANTA SOFÍA
MARÍA FERNANDA RIVERA ZULUAGA
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE MANIZALES FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL MANIZALES
Trabajo de grado para optar por el título de Ingeniera Ambiental
María Fernanda Ortíz Revelo Ingeniera Química
GENERAL ................................................................................................................14
Componentes básicos del sistema .....................................................................15
Captación ........................................................................................................16
1.1.2. Recolección y conducción ..............................................................................17
1.1.3. Interceptor de primeras aguas....................................................................18
1.1.4. Almacenamiento ........................................................................................19
Filtración..........................................................................................................20
1.1.5.1. Principios de la filtración con Carbón Activado ............................................21
1.1.5.2. Materiales que forman el Carbón Activado ..................................................23
1.1.5.3. El Carbón Activado en el tratamiento de aguas ...........................................24
1.1.6 Cloración .........................................................................................................24
1.1.7 Sistema de bombeo ........................................................................................25
Sistemas de captación de aguas lluvias en Colombia ........................................27
2.1.1 Tienda Homecenter y Constructor Manizales ..................................................27
2.1.2 Industrias Normandy
2.1.3 Almacenes Alkosto ..........................................................................................28
2.1.4 Tienda Homecenter y Constructor Bucaramanga ............................................28
2.1.5 Edificio de Posgrados de Ciencias Humanas de la sede Bogotá de la
Universidad Nacional ...............................................................................................29
2.1.6 Locería Colombiana ........................................................................................29
2.1.7 Industrias Sika S.A ..........................................................................................29
2.1.8 Institución Educativa María Auxiliadora ...........................................................29
3. PRECIPITACIÓN EN LA CUENCA DEL RÍO CHINCHINÁ
4. MODELO DE CÁLCULOS
Precipitación promedio ..................................................................................34
4.2. Demanda mensual de agua ...........................................................................35
4.3. Oferta mensual de agua ................................................................................35
4.4. Oferta de agua teniendo en cuenta las pérdidas ............................................36
4.5. Demanda acumulada .....................................................................................37
4.6. Oferta acumulada ..........................................................................................37
4.7. Potencial de ahorro de agua potable .............................................................38
5.1 Captación ...........................................................................................................39
5.2 Conducción ........................................................................................................41
5.3 Almacenamiento ................................................................................................43
5.4 Personas beneficiadas .......................................................................................45
5.5 Dotación de agua ...............................................................................................45
5.6 Consumo de agua potable .................................................................................46
5.7 Distribución de baños .........................................................................................47
5.8 Metodología para determinar la calidad del agua lluvia .....................................49
6. INFORMACIÓN PLUVIOMÉTRICA
6.1 Pluviometría .......................................................................................................50
6.2 Red de estaciones meteorológicas en Manizales ...............................................51
6.3 Estación meteorológica los Alcázares ...............................................................53
6.4 Datos de precipitación estación meteorológica los Alcázares .............................54
6.5 Hietogramas por año de la estación meteorológica los Alcázares ......................55
7. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
7.1 Precipitación promedio mensual (Ppi) ...........................................................58
7.2 Demanda mensual (Di) ..................................................................................59
7.3 Oferta mensual (Ai) ............................................................................................61
Oferta de agua teniendo en cuenta las pérdidas (A’i) .........................................63
7.5 Demanda acumulada (Dai) ............................................................................64
7.6 Oferta acumulada (Aai) ..................................................................................65
7.7 Potencial de ahorro de agua potable (PPWS) ...............................................65
8. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL AGUA LLUVIA
8.1 Análisis del agua lluvia .......................................................................................67
8.2 Análisis microbiológico .......................................................................................67
Coliformes .......................................................................................................67
8.2.2 Coliformes fecales ...........................................................................................68
8.3 Caracterización fisicoquímica del agua lluvia .....................................................68
8.3.1 Valores máximos permisibles para los diferentes parámetros fisicoquímicos de
acuerdo con la resolución 2115 de 2007 ..................................................................69
8.3.2 Calidad de la fuente y grado de tratamiento ....................................................69
ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO DEL AGUA LLUVIA
9.1 Filtración ........................................................................................................72
9.2 Desinfección ..................................................................................................76
10.1 Medios filtrantes ...............................................................................................80
10.1.1 Tamaño de partícula......................................................................................81
10.1.2 Grava ............................................................................................................82
10.1.3 Arena ............................................................................................................82
10.1.4 Antracita .....................................................................................................83
10.1.5 Carbón activado ............................................................................................83
10.2 Parámetros de diseño de filtros .....................................................................84
10.3 Filtro modular de sedimentos .........................................................................85
10.3.1 Cálculo del volumen de cada uno de los materiales filtrantes ........................87
10.4 Método racional para calcular el caudal de la precipitación ...........................88
10.5 Sistema de desinfección del agua lluvia ...........................................................91
10.6 Hipoclorito de Sodio .........................................................................................92
10.7 Teoría de la desinfección .................................................................................92
10.8 Reacciones del cloro en el agua .......................................................................93
10.9 Factores que influyen en la desinfección ..........................................................94
10.10 Formas de medición del cloro en el agua .......................................................97
10.10.1 Cloro residual total ......................................................................................97
10.10.2 Cloro residual libre ......................................................................................97
10.11 Dosificación de NaClO ...................................................................................97
10.11.1 Equipo de dosificación de NaClO ................................................................99
10.2 Dispersión de NaClO
10.3 Mezcla y tiempo de contacto
10.5 Medición de cloro residual
11. MANUAL DE OPERACIONES Y MANTENIMIENTO DEL
SISTEMA...........................
11.1 Instrucciones para el mantenimiento preventivo y limpieza de la cubierta de
techo y cámaras de inspección
11.2 Instrucciones para el mantenimiento del filtro para aguas lluvias
11.3 Instrucciones para el mantenimiento de los tanques de almacenamiento
11.4 Instrucciones para el mantenimiento del sistema de
1. Cuestionario de diagnóstico
2. Resultados caracterización fisicoquímica
GRÁFICO 1: CONSUMO PROMEDIO DE AGUA POTABLE (ENERO-JUNIO 2012)
GRÁFICO 2: HIETOGRAMA MENSUAL 2010
GRÁFICO 3: HIETOGRAMA MENSUAL 2011
GRÁFICO 4: HIETOGRAMA MENSUAL 2012
5: PRECIPITACIÓN PROMEDIO MENSUAL 2010-2012
GRÁFICO 6: POTENCIAL DE AHORRO DE AGUA POTABLE
GRÁFICO 7: DOSIFICACIÓN DE NACIO POR CADA LITRO DE AGUA
ILUSTRACIÓN 1: SISTEMA DE CAPTACIÓN DE AGUAS LLUVIA EN TECHO (CEPIS, 2001)
ILUSTRACIÓN 2: ÁREAS DE CAPTACIÓN PARA TRES TIPOS DIFERENTES DE TECHOS (TEXAS WATER DEVELOPMENT BOARD, 2005)
ILUSTRACIÓN 3: FORMAS DE CANALETAS ( CIDECALLI, 2007)
ILUSTRACIÓN 4: INTERCEPTOR DE PRIMERAS AGUAS (CEPIS, 2001)
ILUSTRACIÓN 6: REPRESENTACIÓN DE UNA PARTÍCULA DE CARBÓN ACTIVADO
(PROWATER , 2000)
ILUSTRACIÓN 7: CUBIERTA DE TECHO
ILUSTRACIÓN 8: DELIMITACIÓN ÁREA DE CAPTACIÓN
ILUSTRACIÓN 9: CANALETA DE ACERO GALVANIZADO
ILUSTRACIÓN 10: SECCIÓN TRANSVERSAL DE UNA CANALETA
ILUSTRACIÓN 11: TUBERÍA SANITARIA DE CUATRO PULGADAS
ILUSTRACIÓN 12: DATOS TÉCNICOS TUBERÍA SANITARIA PVC
ILUSTRACIÓN 13: DIMENSIONES TANQUES DE ALMACENAMIENTO
ILUSTRACIÓN 14: VISTA DE PLANTA TANQUES DE ALMACENAMIENTO
ILUSTRACIÓN 15: METODOLOGÍA PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL AGUA
ILUSTRACIÓN 16: MAPA PLUVIOMÉTRICO DE COLOMBIA (MM)
ILUSTRACIÓN 17: RED DE ESTACIONES METEOROLÓGICAS DE MANIZALES
ILUSTRACIÓN 18: ESTACIÓN METEOROLÓGICA LOS ALCÁZARES
ILUSTRACIÓN 19: FILTRO MODULAR DE SEDIMENTOS
ILUSTRACIÓN 20: INSTALACIÓN FILTRO MODULAR DE SEDIMENTOS
ILUSTRACIÓN 21: VOLUMEN DEL CILINDRO
ILUSTRACIÓN 22: BOMBA DOSIFICADORA LMI MILTON ROY PX3
ILUSTRACIÓN 23: DIFUSOR PARA APLICACIÓN DE NACLO EN SOLUCIÓN
ILUSTRACIÓN 24: MEZCLA DE NACLO EN EL TANQUE DE ALMACENAMIENTO
ILUSTRACIÓN 25: SISTEMA DE DESINFECCIÓN DE AGUA LLUVIA
ILUSTRACIÓN 26: COMPARADOR COLORIMÉTRICO DE
TABLA 1: USO DEL CARBÓN ACTIVADO PARA LA REMOCIÓN DE DISTINTOS
CONTAMINANTES (PROWATER , 2000)
TABLA 2: TIEMPO DE CONTACTO PARA TRATAR EL AGUA DE LLUVIA POR CLORACIÓN
(VELÁZQUEZ, 2012)
TABLA 3: DATOS TÉCNICOS CUBIERTA DE TECHO
TABLA 4: NÚMERO DE PERSONAS BENEFICIADAS DEL SISTEMA TABLA 5: VALORES DE CONSUMO Y COSTO DE AGUA POTABLE DE LOS PRIMEROS SEIS MESES DEL AÑO 2012 EN LA ESE HOSPITAL DEPARTAMENTAL SANTA SOFÍA TABLA 6: DISTRIBUCIÓN DE BAÑOS TABLA 7: FENÓMENOS DEL NIÑO Y LA NIÑA ENTRE LOS AÑOS 2001-2012 (NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION) TABLA 8: DATOS PRECIPITACIÓN AÑO 2010 TABLA 9: DATOS PRECIPITACIÓN AÑO 2011 TABLA 10: DATOS PRECIPITACIÓN AÑO 2012 TABLA 11: VALORES DE PRECIPITACIÓN PROMEDIO MENSUAL EN LITROS POR METRO CUADRADO PARA LOS AÑOS 2010-2012 TABLA 12: DEMANDA MENSUAL
TABLA 13: COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO (CE) DE LOS DIFERENTES MATERIALES EN
EL ÁREA DE CAPTACIÓN (CIDECALLI, 2007)
TABLA 14: OFERTA MENSUAL 2010-2012 TABLA 15: OFERTA DE AGUA TENIENDO EN CUENTA LAS PÉRDIDAS TABLA 16: DEMANDA ACUMULADA 2010-2012
2010-2012.........
TABLA 17: OFERTA ACUMULADA 2010-2012 TABLA 18: POTENCIAL DE AHORRO DE AGUA POTABLE TABLA 19: RESULTADOS CARACTERIZACIÓN AGUA LLUVIA TABLA 20: VALORES MÁXIMOS PERMISIBLES DE LOS PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS DE ACUERDO A LA RESOLUCIÓN 2115 DE 2007
TABLA 21: CALIDAD DEL AGUA (MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. DIRECCIÓN
DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO, 2000) TABLA 22: RESULTADOS CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL AGUA LLUVIA TABLA 23: CARACTERÍSTICAS DE LOS DIFERENTES TIPOS DE FILTROS TABLA 24: MECANISMOS DE REMOCIÓN DE UN FILTRO (ROMERO, 2002) TABLA 25: CARACTERÍSTICAS DE LOS DIFERENTES MÉTODOS DE CLORACIÓN TABLA 26: CARACTERÍSTICAS FILTRO MODULAR DE SEDIMENTOS TABLA 27: VOLUMEN MATERIALES FILTRANTES TABLA 28: CARACTERÍSTICAS BOMBA DOSIFICADORA
El aprovechamiento del agua lluvia para diferentes usos, es una práctica
de interés, tanto ambiental como económicamente, si se tiene en cuenta la gran
demanda del recurso sobre las cuencas hidrográficas, el alto grado de
contaminación de las fuentes superficiales y los elevados costos por el
consumo de agua potable en una institución hospitalaria.
En este trabajo se presenta la ingeniería conceptual de una propuesta de
diseño de un sistema de captación y tratamiento de agua lluvia, como
alternativa para el ahorro de agua potable.
aprovechamiento pluvial no sólo en el sitio de estudio sino en otras instituciones
similares, como parte de una solución sostenible e integral a los diferentes
problemas que tienen que ver con el recurso hídrico.
En este documento se abordan aspectos importantes como: cálculo de
los volúmenes disponibles de agua lluvia en la zona estudiada, características
fisicoquímicas y microbiológicas del agua, alternativas de tratamiento y diseño
del sistema como tal.
Finalmente, con los resultados se presenta una propuesta de diseño,
dimensionamiento e implementación de un sistema de captación y tratamiento
de agua lluvia para beneficio de la institución, pero replicable en otras
instituciones con características similares.
Actualmente, las limitaciones y necesidades en lo que tiene que ver con
el agua, así como las inundaciones y sequías son eventos que llevan a las
naciones a plantear nuevas estrategias o replantear las que ya existen para
ahorrar y usar eficientemente el agua. Por otro lado, la contaminación de las
fuentes hídricas exige también tomar medidas que permitan su recuperación y
La presente propuesta se refiere al dimensionamiento de un sistema de
tratamiento de aguas lluvias en la E.S.E Hospital Departamental Santa Sofía,
en el que se propone un sistema con los componentes básicos: captación,
conducción y almacenamiento (Abdulla & Al-Shareef, 2006), además, contará
con componentes adicionales como filtración y tratamiento dado el uso para el
cual será destinado.
En cuanto al uso de aguas lluvias a nivel hospitalario la información es
reducida, es por eso que con la realización de este proyecto se busca proponer
la ingeniería conceptual para el aprovechamiento de dichas aguas en la
institución en usos principalmente potables, lo que permitirá: reducción del
consumo de agua y por tanto la reducción de gastos, así como el adecuado uso
Desde el punto de vista social, el interés de este proyecto se ve reflejado
en la importancia que tienen los hospitales como parte del equipamiento
colectivo urbano y donde acuden diariamente una gran cantidad de personas
en quienes este tipo de proyectos generan
académico de este proyecto es el fortalecimiento teórico práctico de la
captación y aprovechamiento del agua lluvia desde la Ingeniería Ambiental.
Para la realización del proyecto, un diagnóstico inicial será el punto de
partida que permitirá cuantificar y cualificar el sistema de almacenamiento de
aguas lluvias con el que actualmente cuenta la institución. Seguidamente, se
empleará la información pluviométrica de la zona para determinar: precipitación
promedio, demanda y oferta mensual de agua, potencial de ahorro de agua
importante para determinar características como: pH, alcalinidad, dureza,
sólidos suspendidos, coliformes fecales, totales y DQO. A partir de los
resultados de la caracterización se analizarán diferentes alternativas para el
tratamiento del agua y finalmente se hará el dimensionamiento del sistema.
El aprovechamiento de aguas lluvias es una práctica alternativa que se
está incrementando en aquellas zonas con problemas de escasez de agua,
acciones estas que en otro tiempo no se implementaron por desconocimiento o
por el fácil acceso a otras formas de provisión de aguas.
Dado lo anterior, se puede decir que el aprovechamiento de aguas
lluvias se ha convertido en un incentivo de uso eficiente del agua, como
elemento fundamental de gestión para conseguir ciudades más sostenibles
(Einsen, 1995). De esta forma, el agua lluvia se está usando principalmente
para descargas en sanitarios y riego de jardines. En Colombia esta práctica se
concentra en experiencias tradicionales de captación por medio de canecas,
vasijas y pozos artesanales, para utilizar el agua que cae sobre los tejados de
las viviendas para usos no potables.
Actualmente existe poca información relacionada con la utilización de
aguas lluvias para usos en hospitales en Colombia, con la realización de este
proyecto lo que se pretende es plantear bases conceptuales para el
aprovechamiento de las mismas en usos no potables como lo son las
descargas de sanitarios y usos potables como la limpieza corporal, así como la
reducción de consumo de agua potable lo que conlleva al adecuado uso del
recurso y la disminución de los gastos generados por tal consumo. La ESE
Hospital Departamental Santa Sofía ha demostrado su interés en implementar
este tipo de sistemas en sus instalaciones, actualmente cuenta con tanques de
almacenamiento para las aguas lluvias, así como una adecuada red de
distribución para dicha agua.
Por otro lado, la realización de este proyecto se hace importante en
zonas urbanas, en las cuales los hospitales forman parte del equipamiento
colectivo y, a la vez son un elemento de afluencia de público relevante en el
territorio que se encuentre ubicado; de modo que las propuestas ambientales
que desde estos espacios surgen logran un alto impacto, no solo en lo
concerniente a recursos naturales, sino en el fortalecimiento de capital social y
ciudadano, aspectos importantes para el desarrollo integral de las poblaciones.
Todo lo anteriormente mencionado está encaminado a hacer uso
eficiente del agua que es básico para el desarrollo sostenible y para asegurar
que haya suficientes recursos para futuras generaciones.
Dimensionar el sistema de tratamiento de las aguas lluvias recolectadas
en la ESE Hospital Departamental Santa Sofía de la ciudad de Manizales
para mejorar las opciones de aprovechamiento de las mismas.
 Hacer el diagnóstico preliminar del sistema de almacenamiento de las
aguas lluvias existentes en la ESE Hospital Departamental Santa Sofía.
Determinar el uso actual y potencial de las aguas lluvias en la ESE
Hospital Departamental Santa Sofía.
 Evaluar las características fisicoquímicas y microbiológicas del agua
lluvia recolectada en la ESE Hospital Departamental Santa Sofía.
Estudiar y analizar posibles alternativas de tratamiento de acuerdo con
los resultados obtenidos en la caracterización fisicoquímica.
Definir las variables de operación y de diseño de las alternativas de
tratamiento seleccionadas.
Dimensionar el sistema de tratamiento.
 Realizar el manual de operación de dicho sistema.
El aprovechamiento de aguas lluvia es una práctica poco acogida en
instituciones hospitalarias, a pesar de que es de fácil implementación, permite
disminuir costos en el consumo de agua potable, logrando de esta manera, una
reducción de los gastos por dichos consumos. Además, se hace uso eficiente
continuación se mencionan los componentes del sistema, el análisis de
información pluviométrica y los cálculos realizados para el diseño del sistema
de tratamiento de aguas lluvia en la ESE Hospital Departamental Santa Sofía.
1.1 Componentes básicos del sistema
Un sistema básico tiene los siguientes componentes:
2. Recolección y conducción
3. Interceptor de primeras aguas (cámaras desarenadoras)
El diseño propuesto, además de los componentes mencionados tiene los
7. Sistema de bombeo
1.1.1 Captación
Es la superficie destinada para la recolección del agua lluvia. La mayoría
de los sistemas utilizan la captación en los techos, los cuales deben tener
adecuada pendiente (no inferior al 5%) y superficie, que faciliten el
escurrimiento del agua lluvia hacia el sistema de recolección.
Los materiales empleados para los techos pueden ser las tejas de arcilla,
madera, paja, cemento, entre otros. Los techos de cemento y de teja son los
más comunes debido a su durabilidad, el precio relativamente bajo y porque
proveen agua de buena calidad; los que tienen compuestos de asfalto, amianto
o los que están pintados se recomienda utilizarlos sólo cuando el agua captada
no es para consumo humano, ya que pueden lixiviar materiales tóxicos en el
agua lluvia (Abdulla & Al-Shareef, 2006).
1.1.2. Recolección y conducción
El sistema de conducción se refiere al conjunto de canaletas o tuberías
de diferentes materiales y formas que conducen el agua de lluvia del área de
captación al sistema de almacenamiento a través de bajadas con tubo de PVC.
Las canaletas se instalan en los bordes más bajos del techo, en donde el agua
de lluvia tiende a acumularse antes de caer al suelo; el material debe ser
liviano, resistente, fácil de unir entre sí, que no contamine con compuestos
orgánicos o inorgánicos; por lo que se recomienda se coloquen mallas que
detengan basura, sólidos y hojas, para evitar la obstrucción del flujo en la
tubería de conducción; así mismo, realizar en los techos labores de limpieza al
inicio de la época de lluvias ( CIDECALLI, 2007).
Se recomienda que el ancho mínimo de la canaleta sea de 75mm y el
máximo de 150mm. (UNATSABAR, 2001)
1.1.3. Interceptor de primeras aguas
Es el dispositivo dirigido a captar las primeras aguas lluvias
correspondientes al lavado del área de captación, con el fin de evitar el
almacenamiento de aguas con gran cantidad de impurezas. En el diseño del
dispositivo se debe tener en cuenta el volumen de agua requerido para lavar el
techo y que se estima en 1 litro por m 2 de techo. Se debe tener en cuenta que
el agua recolectada temporalmente por el interceptor, también puede utilizarse
para el riego de plantas o jardines.
Para el caso de este proyecto en particular, no se tendrá un interceptor
de primeras aguas como tal, se tendrán tres cámaras desarenadoras a lo largo
del recorrido donde se depositan los materiales por pérdida de velocidad o
cambio brusco de dirección, que periódicamente son evacuados con corrientes
1.1.4. Almacenamiento
Es la obra destinada a almacenar el volumen de agua de lluvia necesaria
para el consumo diario de las personas beneficiadas con este sistema, en
especial durante el período de sequía.
La unidad de almacenamiento debe ser duradera y al efecto debe
cumplir con las especificaciones siguientes:
1. Impermeable para evitar la pérdida de agua por goteo o transpiración
2. De no más de 2m de altura para minimizar las sobre-presiones
3. Con tapa para impedir el ingreso de polvo, insectos y de la luz solar
4. Disponer de una escotilla con tapa lo suficientemente grande para que permita el ingreso de una persona para la limpieza y reparaciones necesarias
5. La entrada y el rebose deben contar con mallas para evitar el ingreso de insectos y animales
6. Dotado de dispositivos para el retiro de agua y el drenaje.
Ilustración 5: Tanques de concreto (a) 73 m 3 (b) 75,6 m 3 ( CIDECALLI, 2007)
1.1.5 Filtración
Antes de conducir al agua al tanque, se recomienda colocar un
dispositivo de descarga paara que los materiales indeseables de las primeras
aguas lluvia no lleguen al filtro y al tanque. Es importante usar grava, arena,
ambas con un espesor aproximadamente de 15 cm, con el fin de retener
partículas más pequeñas y , encima debe colocarse una capa carbón activado
con la finalidad de filtrar el agua y quitarle el color, mal sabor y olor (Caballero,
1.1.5.1. Principios de la filtración con Carbón Activado
Existen dos tipos básicos de filtros de agua: los “filtros de partículas” y
los “filtros adsortivos/reactivos”. Los filtros de partículas separan las partículas
que hay en el agua por tamaño, los adsortivos/reactivos contienen un material
que puede adsorber o reaccionar con el contaminante dentro del agua. Los
filtros de Carbón Activado pertenecen al grupo de los filtros adsortivos, el
contaminante es atrapado y retenido en la superficie de las partículas de
carbón. Las características del Carbón Activado (tamaño de las partículas,
poros, áreas de superficie, la densidad, la dureza, etc.) influyen en la eficiencia
También son importantes las características químicas del contaminante
(como su tendencia a abandonar el agua en el que se encuentra). Los
compuestos menos solubles (hidrofóbicos) tienen más tendencia a ser
adsorbidos. Otra característica por tener en cuenta es la atracción que ejerza la
superficie del carbón hacia el contaminante.
Cuando hay muchos compuestos de distinta naturaleza en el agua, los
que sean atraídos con más fuerza por el Carbón Activado serán los primeros en
abandonar el agua. Todos estos factores combinados permiten que el Carbón
Activado atrape el contaminante y este último deje de circular libremente en el
agua (PROWATER , 2000).
Los métodos más efectivos para la eliminación de estos contaminantes son la ozonización, la cloración y los rayos UV. El uso de Carbón Activado es adecuado solo en aguas microbiológicamente aptas (no presentan microorganismos patógenos, pueden haber bacterias pero las mismas no afectan la calidad del agua por ser inofensivas y por encontrarse en muy poca cantidad)
Cysts (Cryptosporidium,
Giardia lamblia)
Son eliminados dependiendo de las características del Carbón Activado usado.
Cloro y derivados del
cloro formados durante
la cloración
Son retenidos
Color/olor
Retiene en su gran mayoría los compuestos que le den olor o color al agua
Es retenido dependiendo de las características del Carbón Activado usado.
Petróleo/gasolina y sus
El radón queda retenido en el Carbón Activado hasta que se convierte a una forma estable y no tóxica.
Tabla 1: Uso del Carbón Activado para la remoción de distintos contaminantes (PROWATER , 2000)
1.1.5.2. Materiales que forman el Carbón Activado
El material sólido que forma un filtro de Carbón Activado es típicamente
coque de petróleo, lignita, derivados de la madera, cáscaras de coco o de maní;
lo que tienen en común todas estas sustancias es que son ricas fuentes de
átomos de carbono. Estos materiales se activan exponiéndolos a muy altas
temperaturas (aproximadamente 1300 C) y a vapor en ausencia de oxígeno.
Este proceso produce una sustancia cuyas partículas tienen muchos poros de
pequeño diámetro y una gran relación superficie/volumen, luego se prensa para
formar gránulos o para pulverizarla (PROWATER , 2000).
Ilustración 6: Representación de una partícula de Carbón Activado (PROWATER , 2000)
1.1.5.3. El Carbón Activado en el tratamiento de aguas
El carbón activado es un sólido que tiene dos propiedades que lo han
hecho muy útil en el tratamiento de aguas. La primera consiste en que atrapa
todo tipo de contaminantes orgánicos en sus paredes, con una avidez tal que
puede dejar un agua prácticamente libre de estos compuestos.
En estas funciones se ha considerado desde hace muchos años la
tecnología más rentable. Debido a ello, prácticamente todas las industrias que
requieren agua potable utilizan carbón activo como uno de los procesos básicos
de purificación (Universidad de Sevilla, 2001).
1.1.6 Cloración
Es un tratamiento común entre la población para potabilizar agua. El
cloro elimina muchos microorganismos y virus, evita coloración y sobre todo
tiene efecto residual.
La cloración incluye el uso de cloro gaseoso (Cl 2 ) y sus derivados, como:
hipoclorito de sodio (NaClO) en solución, hipoclorito de calcio (Ca(ClO) 2 ) sólido
y dióxido de cloro (ClO 2 ) en solución.
Cada uno requiere parámetros especiales de operación, como tiempo de
contacto, pH del agua y concentración, que deben ser especificados por el
El agua con concentraciones bajas de contaminantes y pH entre 6 y 8, puede
ser clorada manteniendo un tiempo de contacto de 30 a 60 minutos con
resultados cercanos a 99% de eficiencia (Lazcano, 2011).
cloro en
sus presentaciones tiene algunas desventajas,
principalmente que al reaccionar con la materia orgánica dan lugar a
Trihalometanos (THM), muchos de los cuales son tóxicos y carcinógenos
(Lazcano, 2011).
Tiempo de contacto para diferentes patógenos
Porcentaje de inactivación (%)
1 No efectivo
3 No efectivo
Tabla 2: Tiempo de contacto para tratar el agua de lluvia por cloración (Velázquez, 2012)
1.1.7 Sistema de bombeo
Se presenta a continuación el procedimiento del cálculo hidráulico de la
bomba requerida para el tanque de almacenamiento. Para llevar a cabo dicho
procedimiento se tendrá en cuenta el material y características de la bomba, el
motor, la tubería de impulsión y de succión; así como las cotas entre los puntos
de inicio (tanque de almacenamiento) y llegada (unidad sanitaria más alejada)
(Palacio, 2010).
Los principales parámetros a tener en cuenta son:
Caudal a bombear (Qb)
Tiempo de bombeo diario
Temperatura media del agua (T)
Número de bombas 
Coeficiente de Hazen-Williams (C)
Altura sobre el nivel del mar de la bomba (Hsnm)
Densidad del agua a temperatura ambiente
Densidad del agua a 4°C ()
2.1 Sistemas de captación de aguas lluvias en Colombia
En Colombia las tecnologías alternativas de suministro de agua se
encuentran relegadas por la gran oferta hídrica del país que facilita su
captación desde fuentes superficiales. En algunos casos de comunidades con
problemas de abastecimiento de agua potable se han utilizado sistemas para el
aprovechamiento de agua lluvia con poca tecnificación, lo que repercute en la
calidad del agua y en la eficiencia del sistema.
2.1.1 Tienda Homecenter y Constructor Manizales
La tienda Homecenter de la capital de Caldas que cuenta con un área total
de 18023 metros cuadrados de construcción, de los cuales 5419 metros
cuadrados corresponden al área de ventas de Homecenter y 2950 metros
cuadrados al área de Constructor, es una moderna, vanguardista y sostenible
construcción, reconocida internacionalmente por estar edificada con el fin de
minimizar el impacto en costos económicos y ambientales en aspectos tales
como el ahorro de energía, la eficiencia del agua, la reducción de las emisiones
de CO 2 , el mejoramiento de la calidad del ambiente interior y la administración
Por su parte, la tienda registra un ahorro en agua del 52% gracias a la
implementación de dispositivos y estrategias diseñadas para los sistemas de
riego, los baños y la reutilización de aguas lluvias que permite recoger a través
de las cubiertas 10000 m 3 (Eje 21, 2012).
2.1.2 Industrias Normandy S.A.
Industrias Normandy S.A, ubicada en el Km 10 vía al Magdalena, en la
que se aprovecha un área de 980 m 2 para captar agua lluvia, destinada al
lavado de pisos, lavado de automotores y descarga de sanitarios, el agua es
almacenada en un tanque de 100 m 3, posteriormente el agua pasa por un
proceso de filtración y luego a su destino final (Castaño, 2012).
2.1.3 Almacenes Alkosto
El almacén Alkosto Venecia (Bogotá), donde se aprovechan 6000 m 2 de
cubierta para captar alrededor de 4820 m 3 de agua lluvia al año, con lo cual se
satisface el 75% de la demanda actual de agua potable de la edificación
(Castañeda, 2010)
El almacén Alkosto de Villavicencio, esta edificación tiene una cubierta de
1061 m 2 con la cual se capta el agua lluvia para ser almacenada en un tanque
de 150 m 3 , posteriormente el agua es tratada por medio de los procesos de
floculación, filtrado y cloración realizados en una planta de tratamiento, el
sistema proporciona agua potable para todas las necesidades del almacén
durante todo el año (Castañeda, 2010).
2.1.4 Tienda Homecenter y Constructor Bucaramanga
Han implementado un sistema de recolección de agua lluvia que permite
cosechar 10000m 3 de agua al año, con reducciones en el consumo de hasta
45%. Esta agua cosechada se destina a sanitarios, riego y lavado (Consejo
Colombiano de Construcción Sostenible, 2012).
2.1.5 Edificio de Posgrados de Ciencias Humanas de la sede Bogotá de
El edificio de Postgrados de Ciencias Humanas de la sede Bogotá de la
Universidad Nacional, cuenta con un sistema en el cual en su cubierta
protegida con grava se capta agua lluvia que es llevada a un tanque
subterráneo, desde el que se bombea agua para la descarga de los sanitarios,
y alimentar las fuentes y los espejos de agua (Castañeda, 2010).
2.1.6 Locería Colombiana
La Empresa Locería Colombiana ubicada en Caldas Antioquia, donde la
mayor parte del consumo de agua está destinada para los procesos de
mezclado, lavado y pulido. El área aproximada del techo para la captación tiene
un área de 30000 m 2, el volumen de agua almacenada cubre un promedio
mensual de 13500 m 3 (Ambientalmente soluciones de sostenibilidad).
2.1.7 Industrias Sika S.A
La planta de Sika S.A. ubicada en Rionegro Antioquia, el agua recolectada
es usada durante las diferentes líneas de producción en procesos de
enfriamiento, calentamiento, lavado de equipos (Parra, 2005).
2.1.8 Institución Educativa María Auxiliadora
La Institución Educativa María Auxiliadora, la cual está ubicada en el centro
del municipio de Caldas (Antioquia). Cuenta con un área útil de techos de
1667m 2 y un tanque de almacenamiento de 192,71 m 3 , el uso principal del agua
captada es para sanitarios y aseo general dentro de la institución, no cuenta
con sistemas de filtración y tratamiento, debido a que el uso no requiere agua
potable (Castañeda, 2010).
Actualmente no existen referencias acerca de instituciones hospitalarias
que hayan implementado sistemas de captación y aprovechamiento de aguas
lluvia en la ciudad y en el país.
La precipitación guía el modelado de una cuenca puede ser descrita en los
términos: intensidad, duración, profundidad, frecuencia, distribución temporal y
espacial (Ponce, 1989, citado en Ocampo 2012). Comprender el
comportamiento y los patrones es esencial para el estudio hidrológico. La
precipitación abarca todas las formas de humedad emanadas de la atmósfera y
depositadas en la superficie terrestre como lluvia, granizo, rocío, neblina, nieve
o helada. Los elementos necesarios para la formación de las precipitaciones
involucran la humedad atmosférica, la radiación solar, los mecanismos de
enfriamiento del aire, la presencia de núcleos higroscópicos para la
condensación y el mecanismo de crecimiento de las partículas (Monsalve,
2008, citado en Ocampo 2012). Localmente, la cantidad de precipitación está
determinada por los sistema de nubosidad, condicionados por la altitud, la
orientación de las montañas y la actividad convectiva del lugar (Jaramillo, 2005,
citado en Ocampo, 2012). La cantidad de lluvia se expresa en mm, que
equivalen a 1L/m
En Colombia, el promedio de precipitación media anual es de 3.000 mm.
El régimen de lluvias en el eje cafetero está determinado por el desplazamiento
de la Zona de Confluencia Intertropical (ZCIT) y la acción de factores físico
geográficos como la orografía. Los patrones de distribución de la lluvia
dependen de las influencias de los vientos Alisios que ingresan por el Atlántico,
las masas de aire que vienen del Pacífico, los aportes de humedad procedentes
del Amazonas (Jaramillo, 2005, citado en Ocampo, 2012) y los vientos del
oeste que penetran por la costa Pacífica colombiana los cuales provienen de
una corriente de bajo nivel muy superficial en el trópico llamada Chorro del
Chocó (Poveda & Mesa, 1999, 2000; Poveda et. al, 2006, citado en Ocampo
La región posee una gran diversidad pluviométrica, con lluvias -hasta
2.000 mm- a lo largo de la cordillera Oriental y en los valles del alto Magdalena
y ato Cauca y núcleos máximos -de 3.000 a 5.000 mm- en las cuencas del
Magdalena Medio y Cauca (IDEAM, 2005, citado en Ocampo, 2012). La
distribución intra-anual de la precipitación es bimodal, con dos temporadas
secas, enero - febrero y julio – agosto; los meses de exceso hídrico (con
cantidades de precipitación superiores a la evapotranspiración) son abril-mayo
y octubre-noviembre (Jaramillo, 2005, citado en Ocampo, 2012).
En la cuenca del río Chinchiná la distribución de la precipitación es
bimodal, con dos períodos de mayor precipitación entre los meses de marzo a
junio y julio a agosto. La lluvia en la región es alta, entre 2.000 y 2.200 mm/año,
en promedio, menor que la media nacional (3.000 mm), pero mayor que la
media mundial (900 mm) y suramericana (1600 mm). Las áreas menos
lluviosas se encuentran en el extremo sur, en la cuenca alta, en las porciones
más cercanas a los glaciares, con 600-800 mm/año (FOREC et al., 2.000;
Jaramillo, 2005; PROCUENCA, 2010, citado en Ocampo, 2012). En las zonas
de cultivo del café la pluviosidad es de 1.000 a 4.000 mm, con una mayor
frecuencia en cantidades superiores a los 2.000 mm (Jaramillo, 2005, citado en
Ocampo, 2012).
Además de los componentes anteriormente mencionados, para realizar
el diseño se debe tener en cuenta la información pluviométrica de la zona, que
debe ser mínimo de diez (10) años (UNATSABAR, 2001). Adicional a esto y
para un mejor análisis de la información pluviométrica se debe tener presente
los fenómenos del Niño y de la Niña, ya que estos intervienen en la
disponibilidad de agua lluvia, ya sea porque es escaza o abundante.
4.1. Precipitación promedio
A partir de los datos promedio mensuales de precipitación de los últimos
diez (10) o quince (15) años se obtiene el valor promedio mensual del total de
años evaluados. Este valor puede ser expresado en términos de milímetros de
precipitación por mes, o litros por metro cuadrado y por mes que es capaz de
colectarse en la superficie horizontal del techo (UNATSABAR, 2001).
Ppi: precipitación promedio mensual del mes “i” de todos los años evaluados (mm)
Pi: valor de precipitación mensual del mes “i” (mm)
n: número de años evaluados.
4.2. Demanda mensual de agua
A partir de la dotación asumida por persona se calcula la cantidad de
agua necesaria para atender las necesidades de la familia o familias a ser
beneficiadas en cada uno de los meses (CEPIS, 2001).
Di: demanda mensual (m 3 )
Nu: número de usuarios que se benefician del sistema
Nd: número de días del mes analizado
Dot: dotación (l/persona/día)
4.3. Oferta mensual de agua
Teniendo en cuenta los promedios mensuales de precipitaciones de
todos los años evaluados, el material del techo y el coeficiente de escorrentía,
se procede a determinar la cantidad de agua captada para diferentes áreas de
techo y por mes (CEPIS, 2001).
Ai: oferta de agua en el mes “i” (m 3 )
Ppi: precipitación promedio mensual (litros/m 2 )
Ce: coeficiente de escorrentía
Ac: área de captación (m 2 )
coeficiente de escurrimiento aproximado, y
representa la cantidad de agua que se pierde (aprox. 20%) antes de llegar a la
cisterna (por evaporación, infiltración, etc.). Evidentemente, este valor
dependerá de factores como la temperatura promedio, vientos, tipo de
superficie y de impermeabilizante. Sin embargo, 20% es un buen criterio de
diseño que funciona para la mayoría de los casos. Cabe recordar que la
captación de agua lluvia no es un arte preciso, y nos debemos conformar con
datos aproximados (Abdulla & Al-Shareef, 2006).
4.4. Oferta de agua teniendo en cuenta las pérdidas
El valor porcentual de las pérdidas se distribuye uniformemente durante
los doce (12) meses del año, para determinar la oferta mensual, así:
A’i: oferta de agua en el mes “i” teniendo en cuenta las pérdidas (m 3 )
4.5. Demanda acumulada
Se determina con la siguiente expresión
Dai: demanda acumulada en el mes “i” (m 3 )
Da (i-1) : demanda acumulada al mes anterior “i-1” (m 3 )
Di: demanda del mes “i” (m 3 )
4.6. Oferta acumulada
Se determina de acuerdo a la siguiente expresión
Aai: oferta acumulada en el mes “i” (m 3 )
Aa (i-1): oferta acumulada en el mes anterior “i-1” (m 3 )
A´i: oferta del mes “i” teniendo en cuenta las pérdidas (m 3 )
4.7. Potencial de ahorro de agua potable
El potencial de ahorro de agua potable se determina de acuerdo con el
volumen de agua lluvia posible de ser recolectada y la demanda existente, en
un mes, como se expresa en la siguiente ecuación (Ghisi, 2005)
PPWS: potencial de ahorro de agua potable (%)
Ai: volumen mensual de agua lluvia que puede ser recolectado (m 3 /mes)
Di: demanda mensual de agua potable (m 3 /mes)
Una vez definida la propuesta de trabajo, se procedió a analizar in situ las
condiciones y requerimientos necesarios para el desarrollo de la propuesta;
esto se hizo a través de la observación directa y la aplicación de un
cuestionario (ver anexo 1).
En este diagnóstico se pudo evidenciar lo siguiente:
5.1 Captación
El área de captación consiste en una cubierta de techo fabricada en
fibrocemento, cada teja tiene un peso promedio por unidad de superficie de:
12.1 kg/m 2 , 92 cm de ancho y 3,05 m de largo. Tiene una pendiente de 10 o su
equivalente 16%, con un área efectiva de 1914,98 m 2 .
5.2 Conducción
Para la conducción del agua lluvia, se encuentra instalada una canal
rectangular que bordea el edificio de hospitalización, cuyas dimensiones son:
100 x 100 x 60mm; fueron instaladas con una pendiente de 5%. El material de
fabricación de las canaletas es acero galvanizado. A nivel del suelo la tubería
por la que se conduce el agua al tanque de almacenamiento es de 6 pulgadas,
fabricada en Novafort. El último tramo del trayecto antes de llegar al tanque de
almacenamiento es en tubería de 4 pulgadas en PVC.
Los tubos bajantes son de cuatro pulgadas y fabricados en PVC, lo cual
impide por completo que se produzcan obstrucciones o atascamientos. Otra de
las ventajas de las tuberías PVC es su peso ligero.
El sistema de almacenamiento de agua potable consiste en dos tanques
construidos al nivel del suelo, fabricados en concreto reforzado y debidamente
impermeabilizado, lo que evita contacto con el medio y permite garantizar la
El primer tanque tiene las siguientes dimensiones: 6m de longitud;
5,50m de ancho; 2,20m de profundidad y una capacidad de 72,6m 3 . Las
dimensiones del segundo tanque son: 6m de longitud; 5m de ancho; 3m de
altura y una capacidad de 90m 3 . En el interior se encuentra construido un
tabique que permite el paso del agua entre los tanques por medio de gravedad
y posee un drenaje de fondo para la eliminación del agua de lavado.
5.4 Personas beneficiadas
En total son 442 personas aproximadamente las que se beneficiarán del
sistema de captación y tratamiento de aguas lluvia de la institución
Intermedios A
Intermedios B
Laboratorio de epilepsia
Tabla 4: Número de personas beneficiadas del Sistema
5.5 Dotación de agua
De acuerdo con el RAS 2000, la dotación es “la cantidad de agua
asignada a una población o a un habitante para su consumo en cierto tiempo,
expresada en términos de litro por habitante por día o dimensiones
equivalentes” (p. 98).
Para el diseño del sistema, se tomó como base una dotación de 100
l/persona/día, para el personal asistencial y 200 l/persona/día para las personas
que se encuentran hospitalizadas, está diferencia en la dotación obedece a que
el primer grupo de personas solamente harán uso del agua en lavamanos y en
sanitarios, mientras que las personas hospitalizadas la emplearán también para
la limpieza personal.
5.6 Consumo de agua potable
Se tomó como referencia para el consumo de agua potable en la
institución, los primeros seis meses del año, porque son datos representativos y
permiten analizar más ampliamente el ahorro de consumo de agua potable. Los
valores de costo y consumo para la ESE Hospital Departamental Santa Sofía,
CONSUMO (m 3 )
TOTAL FACTURADO/ MES
1246 1’552516
1246 1’759352
31 2170
1246 2’703820
1246 2’265228
31 1907
1246 2’376122
30 2447
1246 3’048962
Tabla 5: Valores de consumo y costo de agua potable de los primeros seis meses del año 2012 en la ESE Hospital Departamental Santa Sofía
m3 de agua potable
5.7 Distribución de baños
Actualmente, en el área de hospitalización se encuentran instalados 16
baños, los tanques de los sanitarios son de 2,64 galones (10 litros) cada
uno, es decir, que en total el consumo de agua destinado a este servicio es de
0,16 m 3 por descarga de agua. Distribuidos de la siguiente manera:
Cuidados intermedios A y B
Tabla 6: Distribución de baños
5.8 Metodología para determinar la calidad del agua lluvia
El muestreo del agua lluvia se hizo tomando la muestra de uno de los
tubos bajantes.
Acondicionamiento del material y
su ubicación en el punto de
después del evento de lluvia
Determinación de los parámetros
muestra y envío al
Análisis de resultados,
comparación con el RAS 2000 y
la Resolución 2115 de 2007
6.1 Pluviometría
denomina pluviometría al estudio y tratamiento de los datos de
precipitación que se obtienen en los pluviómetros ubicados a lo largo y
ancho del territorio.
siguiendo el horario del día pluviométrico. La
finalidad principal de una estación pluviométrica es la elaboración de la
climatología de la zona en la que se encuentra.
Conocer las condiciones hidrológicas es imprescindible para conocer
información fundamental que permita calcular y diseñar el sistema de
tratamiento de agua lluvia (Mejía & Salamea) .
Los periodos en los cuales se presentaron los fenómenos del Niño y la
Niña, se presentan a continuación:
Tabla 7: Fenómenos del Niño y la Niña entre los años 2001-2012 (National Oceanic and Atmospheric Administration)
6.2 Red de estaciones meteorológicas en Manizales
La ciudad de Manizales cuenta con dieciseises estaciones
meteorológicas, las cuales están ubicadas en sitios estratégicos de la ciudad y
constituyen un sistema de alerta
ejemplo, ante posibles
monitoreo climático en Manizales. Hoy es el único operador que emite en
tiempo real datos hidrometeorológicos como la velocidad y la dirección de los
vientos, la lluvia, la radiación, la humedad relativa y la temperatura.
A la estación central, ubicada en la Universidad Nacional, campus
Palogrande, llega cada cinco minutos la señal de cambios climáticos desde
otros puntos de la ciudad. Esta información es procesada, analizada y enviada
a través de comunicados a los comités locales de emergencia (IDEA Manizales
comunicados a los comités locales de emergencia (IDEA Manizales , 2012). Ilustración 17: Red de estaciones meteorológicas de Manizales " id="pdf-obj-51-17" src="pdf-obj-51-17.jpg">
6.3 Estación meteorológica los Alcázares
La estación meteorológica los Alcázares hace parte de las dieciséis
estaciones que conforman la red meteorológica en Manizales, entró en
funcionamiento en abril de 2010. Se encuentra ubicada al Oeste de la ciudad a
una altitud aproximada de 1931 msnm (IDEA Manizales , 2012).
6.4 Datos de precipitación estación meteorológica los Alcázares
Los datos analizados corresponden al periodo comprendido entre abril
de 2010 hasta julio de 2012.
PRECIPITACION TOTAL (mm)
Tabla 8: Datos precipitación año 2010
Tabla 9: Datos precipitación año 2011
Tabla 10: Datos precipitación año 2012
6.5 Hietogramas por año de la estación meteorológica los Alcázares
En el siguiente hietograma, se puede que ver los meses con menos
precipitación fueron: abril, mayo, junio y agosto; siendo los meses con mayor
precipitación: octubre, noviembre y diciembre.
LLUVIA MENSUAL (mm)
El Hietograma correspondiente al año 2011, muestra un leve aumento de
lluvias en los meses de: febrero, marzo y abril. Hacia mediados del año, es
decir, los meses de: mayo, junio, julio y agosto muestran disminución de la
precipitación, hacia finales del año se presenta el mayor aumento de la
precipitación (septiembre, octubre, noviembre).
El hietograma correspondiente al primer semestre del año 2013, muestra
que los meses con más precipitación corresponden a: febrero y abril, siendo en
su orden los meses con menos precipitación: mayo, junio, marzo, enero y julio.
El comportamiento de la precipitación en los diferentes años (2010-
2012), se debe a la distribución bimodal de la precipitación en la cuenca del Río
Chinchiná, la cual se mencionó en el capítulo tres.
La buena disponibilidad de agua lluvia en la zona, el área de captación
adecuada y tanques de almacenamiento con capacidad suficiente para
contener dicha agua, se presentan a continuación los resultados obtenidos de
la precipitación promedio de la zona para los años 2010 a 2012.
7.1 Precipitación promedio mensual (Ppi)
De acuerdo con la ecuación (1), la precipitación promedio mensual (sin
tener en cuenta la evaporación), expresada en mm, equivale a la precipitación
promedio mensual en litros por metro cuadrado, pues se requiere de 1mm de
agua para mojar 1m 2 (CIDECALLI, 2007).
Ppi (L/m2)
Prom. anual
3050,522
Tabla 11: Valores de precipitación promedio mensual en litros por metro cuadrado para los años
Ppi (mm)
Gráfico 5: Precipitación promedio mensual 2010-2012
De acuerdo con el gráfico anterior, se observa que noviembre es el mes
más lluvioso en el periodo comprendido entre 2010 y 2012, más o menos con
una precipitación de 410 mm, le siguen en su orden abril con 351 mm, octubre
con 348 mm y diciembre con 310 mm.
7.2 Demanda mensual (Di)
Para determinar la demanda mensual, es necesario conocer la dotación
neta de agua por persona la cual se define como: la cantidad mínima de agua
requerida para satisfacer las necesidades básicas de un habitante sin
considerar las pérdidas que ocurran en el sistema de acueducto (Ministerio de
Desarrollo Económico, 2000). La demanda mensual se calcula de acuerdo a la
ecuación (2).
La dotación que se tomó como base para la realización del cálculo de la
demanda mensual fue 200 L/per/día (IDEAM, 2006), este valor corresponde a
los pacientes, para el personal asistencial la dotación se redujo a la mitad, es
decir, 100 L/per/día. La variación de este valor obedece a que el consumo de
agua en los pacientes principalmente es para aseo personal; mientras que el
consumo de agua en personal asistencial solamente es para lavado de manos.
Por tanto fue necesario calcular la demanda mensual para pacientes,
para personal asistencial y la demanda total.
A continuación se muestran dichos resultados.
DEMANDA PACIENTES (m 3 )
DEMANDA PERSONAL ASIST. (m 3 )
DEMANDA TOTAL (m 3 )
Tabla 12: Demanda mensual
7.3 Oferta mensual (Ai)
Para determinar la oferta mensual de agua lluvia, es necesario conocer
el coeficiente de escurrimiento (Ce) que es el que determina la eficiencia de
captación del agua lluvia, este depende del material del área de captación.
La siguiente tabla muestra el Ce para diferentes tipos de cubiertas
Tabla 13: Coeficiente de escurrimiento (Ce) de los diferentes materiales en el área de captación (CIDECALLI, 2007)
Para realizar el cálculo de la oferta mensual se tomó un Ce de 0,8 que es
el que más se aproxima al material del área de captación (fibrocemento). De
acuerdo con la ecuación (3), se tiene:
Ai (m 3 /mes)
456,798
527,269
485,839
Tabla 14: Oferta mensual 2010-2012
7.4 Oferta de agua teniendo en cuenta las pérdidas (A’i)
Cuando se realiza el cálculo de la oferta de agua teniendo en cuenta las
pérdidas, se puede ver que existe una discrepancia más o menos del 2%, con
respecto a la oferta sin tener en cuenta las pérdidas, de acuerdo con la
ecuación (4), se tiene:
A'i (m 3 /mes)
409,755
215,488
Tabla 15: Oferta de agua teniendo en cuenta las pérdidas 2010-2012
7.5 Demanda acumulada (Dai)
acumulada para el periodo comprendido entre 2010 y 2012, son los siguientes.
Dai (m 3 /mes)
10509,6
12597,6
14755,2
16912,8
19000,8
21158,4
23246,4
Tabla 16: Demanda acumulada 2010-2012
7.6 Oferta acumulada (Aai)
De acuerdo con la ecuación (6), los resultados de la oferta acumulada
para el periodo comprendido entre 2010 y 2012, son los siguientes.
Aai (m 3 /mes)
578,739
853,699
1390,52
1800,275
2122,655
2429,578
2645,066
2970,852
3489,333
4117,72
4595,461
Tabla 17: Oferta acumulada 2010-2012
7.7 Potencial de ahorro de agua potable (PPWS)
Este parámetro indica que porcentaje de la demanda de agua será
cubierta por el agua lluvia y en qué meses será necesario cubrir dicha demanda
con agua potable. El potencial de ahorro de agua potable se calculó de acuerdo
con la ecuación (7).
Tabla 18: Potencial de ahorro de agua potable
De acuerdo con la tabla 18 y el siguiente gráfico, la oferta de agua lluvia
no alcanza para cubrir la demanda de agua, sin embargo se alcanza a cubrir
hasta un 30,6% de ésta, lo que puede representar un leve ahorro en el pago del
PPWS (%)
8.1 Análisis del agua lluvia
La recolección de las muestras para el análisis se realizó en los tubos
bajantes del techo del hospital. Se recolectaron en recipientes esterilizados y
directamente del bajante al recipiente sin que el agua tuviera contacto con otro
elemento o con las manos de quien estaba recolectando la muestra.
8.2 Análisis microbiológico
Con este tipo de análisis se determina el número de bacterias presentes en
el agua, así como la presencia o ausencia de bacterias del grupo coliforme,
cuya presencia es indicativo de contaminación fecal y, por tanto, de la posible
presencia de cepas microbianas patógenas responsables de enfermedades,
tales como fiebres tifoideas, fiebres paratifoideas, disentería, cólera, etc. (Mejía
& Salamea).
8.2.1 Coliformes
El grupo coliforme pertenece a la familia Enterobacteriaceae e incluye varios
géneros: Escherichia, Citrobacter, Enterobacter y Klebsiella. Se encuentra en el
intestino del ser humano y de los animales, pero también en otros ambientes
como suelo, plantas, etc., por lo que como indicadores de contaminación fecal
no son totalmente confirmativos. Sin embargo, su frecuencia en las heces, su
fácil detección y la posibilidad de que junto a ellos existan microorganismos
patógenos hacen que se empleen como principales indicadores de
contaminación fecal (Mejía & Salamea).
8.2.2 Coliformes fecales
Los coliformes fecales son los que tienen significado sanitario y, por tanto,
los que más interesan en el análisis microbiológico (Mejía & Salamea).
8.3 Caracterización fisicoquímica del agua lluvia
La caracterización del agua lluvia contempló los parámetros fisicoquímicos
(pH, alcalinidad, dureza total y sólidos totales), microbiológicos (coliformes
fecales y coliformes totales) y DQO (demanda química de oxígeno).
6,83 ± 0,2
Titulométrico
mg CaCO 3 /L
ST. Sólidos
Filtración por
Tabla 19: Resultados caracterización agua lluvia
8.3.1 Valores máximos permisibles para los diferentes parámetros
fisicoquímicos de acuerdo con la resolución 2115 de 2007
En la resolución 2115 de 2007, se señalan las características que debe
tener el agua para consumo humano.
De acuerdo con lo anterior, los valores máximos aceptables (valores
establecidos para la concentración de un componente o sustancia, que
garantiza que el agua para consumo humano no representa riesgos conocidos
a la salud) para los diferentes parámetros, son los siguientes:
Valor máximo aceptable
200 mg/L CaCO 3
300mg/L CaCO 3
0 UFC/ml
Tabla 20: Valores máximos permisibles de los parámetros fisicoquímicos de acuerdo a la Resolución 2115 de 2007
8.3.2 Calidad de la fuente y grado de tratamiento
El capítulo C. del Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y
Saneamiento Básico (RAS), establece en el literal C.2.3 el grado de tratamiento
del agua, de acuerdo con su calidad.
En la siguiente tabla se presenta la clasificación de los niveles de calidad
de las fuentes de abastecimiento en función de unos parámetros mínimos de
análisis fisicoquímicos y microbiológicos, y el grado de tratamiento asociado.
Tabla 21: Calidad del agua (Ministerio de Desarrollo Económico. Dirección de Agua Potable y
Saneamiento Básico, 2000)
Tabla 22: Resultados caracterización fisicoquímica del agua lluvia
Comparando los resultados de la caracterización fisicoquímica del agua
lluvia con lo que dice el RAS 2000 a cerca de las diferentes fuentes de acuerdo
con el nivel de contaminación, se pudo determinar que ésta se cataloga como
una fuente regular.
9. ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO DEL AGUA LLUVIA
Una vez que el sistema capta el agua lluvia, aumenta el abastecimiento
de agua disponible en el hospital, es necesario mejorar la calidad del agua de
modo que pueda usarse para el aseo personal de los pacientes, así como para
el lavado de manos del personal asistencial. Hay varios pasos que se requieren
para la filtración, incluyendo la filtración mecánica de sólidos y el tratamiento
químico de contaminantes.
De acuerdo con los resultados obtenidos en la caracterización
fisicoquímica del agua lluvia y teniendo en cuenta la clasificación que hace el
RAS 2000 según la calidad de la fuente, ésta se puede clasificar como: fuente
Siguiendo la metodología del RAS 2000 para este tipo de fuente, se
estableció como alternativa de tratamiento la siguiente:
9.1 Filtración
Los requisitos para un sistema de filtración de agua de lluvia para la
E.S.E Hospital Departamental Santa Sofía, deben incluir materiales y diseño
simple y que cumpla con los estándares de calidad de agua. Además, el
sistema tendría que ser un diseño estético, agradable que vaya de acuerdo a la
arquitectura del Campus.
Varias opciones fueron analizadas para los tipos de filtros. Se consideraron
básicamente tres, las cuales se describen a continuación.
del tipo gravedad,
descendente, cuyo lecho
que un filtro lento.
de filtro está compuesto
diferentes, los cuales se
colocan de grueso a fino
A diferencia del filtro
en la dirección del flujo.
lento de arena, este
pequeños, es común
Filtro rápido de
usar solo dos materiales
turbiedad.

References: resolución 
 RESOLUCIÓN 
 Resolución 
 resolución 
 resolución 
 Resolución