Evaluación sistema FiME Hacienda Majavita

EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE FILTRACIÓN EN MÚLTIPLES
ETAPAS FiME EN TANQUES PLÁSTICOS
CON PRE-SEDIMENTACIÓN Y RETRO-LAVADO
EN LA HACIENDA MAJAVITA (SOCORRO, SANTANDER)
HAIMAR ARIEL VEGA SERRANO
1
Director
ANDRÉS FELIPE SUÁREZ ESCOBAR
Ingeniero químico, Magister en Ciencias, Doctorado en Química
Trabajo de Investigación
MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE
BIOSISTEMAS INTEGRADOS
UNIVERSIDAD DE MANIZALES
COLOMBIA
Mayo 2013

Las diversas actividades agrícolas, ganaderas, industriales y recreacionales
del ser humano han traído como consecuencia la contaminación de las aguas
superficiales con sustancias químicas y microbiológicas, además del deterioro
de sus características estéticas. Por esto es necesario someter al agua a una
serie de operaciones o procesos unitarios, a fin de purificarla y poder ser
consumida por los seres humanos (CIMAD, 2010:75).
2FiME en tanques de plástico con pre-sedimentación y retro lavado. inghaimar@yahoo.com
PROBLEMA
DESCRIPCIÓN
Presencia sedimentos quebrada La Nacuma

PROBLEMA
DESCRIPCIÓN
En varias regiones de Colombia y otros países andinos, se tienen limitaciones
para aprovechar adecuadamente las tecnologías de tratamiento de agua
químicamente coagulada y filtración rápida, debido a las dificultades para
adquirir, trasportar, almacenar y dosificar coagulantes químicos. Esta condición ha
venido afectando a la sostenibilidad de los sistemas de abastecimiento de agua,
principalmente en localidades pequeñas, abastecías por fuentes superficiales que
representan cambios bruscos en la calidad del agua (Galvis, 2004:2).
Según el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente
(CEPIS 2000), el déficit de cobertura de acueducto en las pequeñas
comunidades, ubicadas principalmente en zonas rurales, es generalizado para
la región latinoamericana.
Las zonas rurales de los municipios de Colombia en general, manifiestan un
déficit importante en cuanto a cobertura de acueducto y un mínimo acceso al
agua potable, problemática reconocida por el gobierno nacional (DNP, 2007).

PROBLEMA
DESCRIPCIÓN
La calidad y la ingesta directa de agua de fuentes contaminadas o indirecta a
través de alimentos de consumo crudo como hortalizas regadas por aguas
residuales sin tratar o insuficientemente tratadas, así como el contacto con
campos regados con estas aguas y sin tomar las debidas restricciones,
representan un elevado riesgo de infección parasítica, vírica y bacteriana
(MinAgricultura. 2011:8).
A nivel mundial, el 80% de las enfermedades infecciosas y parasitarias
gastrointestinales y una tercera parte de las defunciones causadas por éstas se
deben al uso y consumo de agua insalubre. El agua y los alimentos
contaminados se consideran como los principales vehículos involucrados en la
transmisión de bacterias, virus o parásitos. Los microorganismos patógenos
que prosperan en los ambientes acuáticos pueden provocar cólera, fiebre
tifoidea, disenterías, poliomielitis, hepatitis y salmonelosis, entre otras
enfermedades. (Mondaca y Campos, 2005).
Oferta – Demanda – Calidad - Riesgo

En la Hacienda Majavita propiedad de la Universidad Libre Seccional Socorro se
construyo en el año 2010 un sistema de filtración en múltiples etapas FiME, para
comparar las eficiencias en el tratamiento en dos tipos de unidades:
concreto y tanques plásticos con el fin de establecer una alternativa para el
sector rural y poder suministrar agua apta para el consumo.
Sistema de filtración en múltiples etapas FiME
Sistema de filtración unidades plástico y concretoConstrucción sistema de filtración
PROBLEMA
DESCRIPCIÓN

INTRODUCCIÓN
LOCALIZACIÓN PROYECTO

Agua natural quebrada
La Nacuma Sistema de tratamiento
biológicoFiME
Beneficio ecológico
Planta de torrefacción
Manejo subproductos
MaSBEK
TratamientoBiológico
aguas residuales
CultivoCafé orgánico
Aprovechamiento
pulpay mucílago
Recolección por mujeres
Modulo Becolsub
Artesanías, abonos orgánicos y
riego
PROBLEMA
DESCRIPCIÓN

¿Cuáles son las características de operación actuales del sistema?
¿Cómo incrementar el rango de operación del FiME?
¿Cuáles son las modificaciones necesarias para mejorar la eficiencia?
¿Cómo facilitar el mantenimiento de los filtros?
¿Cómo mejorar las condiciones de operación del sistema de filtración?
¿Cómo reducir la presencia de sólidos en el agua de la quebrada?
Sistematización
Pregunta problema
¿Cuáles son las condiciones de operación del sistema de filtración en
múltiples etapas FiME en tanques plásticos con pre-sedimentación y
retro-lavado para mejorar y obtener agua apta para los usos de la
Hacienda Majavita?
PROBLEMA
DESCRIPCIÓN

PROBLEMA
JUSTIFICACIÓN
La investigación se realizó por la necesidad de suministrar agua en condiciones
apropiadas para el sector rural en fincas, viviendas y colegios, donde se tenga
acceso al recurso y sea factible implementar el sistema. El abastecimiento de
agua potable a la comunidad rural es una prioridad para evitar la propagación
de enfermedades relacionadas con el consumo del líquido.
La forma de realizar el mantenimiento del sistema lo hacen poco aceptable
para los operarios por la cantidad de tiempo y agua para realizarlo al ser
dispendioso retirar los sustratos del filtro por ello se plantearon soluciones
factibles para facilitar su limpieza.
Los resultados obtenidos pueden ser utilizados para el diseño y construcción
de sistemas en el sector rural por parte de propietarios o mediante la
formulación de proyectos de inversión.
La FiME es una tecnología robusta y confiable, puede ser mantenida por
operadores con bajos niveles de escolaridad. Es más sostenible que el
tratamiento químico del agua para las comunidades rurales de países en vía
desarrollo (IRC, 2007).

Objetivo General
Objetivos Específicos
INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS DEL PROYECTO
1
• Determinar las características técnicas del pre-sedimentador con
matriz en botellas plásticas.
2
• Establecer el sistema de retro-lavado en los filtros gruesos y sus
características de operación.
3
• Identificar las condiciones de operación y eficiencia del sistema
de tratamiento .
OG
• Evaluar las condiciones de operación del sistema de filtración en
múltiples etapas FiME en tanques plásticos con pre-sedimentación
y retro-lavado para obtener agua apta para los usos de la Hacienda
Majavita (Socorro, Santander).

El enfoque de la investigación fue cuantitativo al realizar
recopilación de datos mediante la medición de indicadores de
calidad al agua de la fuente de abastecimiento y en cada unidad del
sistema con técnicas estandarizadas en el Laboratorio a partir de
muestras compuestas usando un procedimiento establecido. Se
utilizó estadística para describir el cambio en los indicadores en el
tiempo y la eficiencia del sistema para establecer patrones de
comportamiento. Los resultados obtenidos de las muestras fueron
generalizados y el proceso realizado podría replicarse en otro lugar
bajo condiciones similares.
El alcance de la investigación fue descriptivo al detallar como es el
comportamiento de los indicadores de calidad del agua en el flujo a
través de las unidades del sistema, se buscó especificar las
características de operación de los filtros respecto del tiempo, para
esto se definieron los parámetros e indicadores a medir
recopilando datos a partir de la medición de caudales y cálculo de
velocidades de filtración y se describió el comportamiento del
sistema en la remoción de los indicadores.
METODOLOGÍA
TIPO DE INVESTIGACIÓN

Información primaria recopilada directamente en la fuente mediante
mediciones de:
• Caudal mediante aforo volumétrico
• Calculo de velocidad de filtración
Operación del sistema de filtración los sedimentadores
• Seguimiento y monitoreo
• Toma de muestras para análisis
Laboratorios utilizados
Aguas y microbiología : análisis de las muestras
Laboratorio de Suelos: características de los lechos filtrantes
Hidráulica : pruebas de calibración y pilotos
La técnica utilizada fue cuantitativa de tipo muestreo para determinar
la remoción en cada una de las unidades del sistema, aplicando la
media verdadera mediante el parámetro T
METODOLOGÍA
TÉCNICAS E INSTRUMENTOS

Variables establecidas a partir de la sistematización
Indicadores para determinar la eficiencia del sistema respecto a la remoción:
Tipo de variable Variable Unidad
Dependiente Remoción %
Independiente Tiempo de operación día
Interviniente Precipitaciones mm
Indicador Unidad Técnica
Turbiedad UNT Nefelometría
Color aparente UPC Colorimétrica
Sólidos suspendidos totales mg/L Gravimétrica
Coliformes totales y fecales UFC/100 ml Filtración por membrana
Potencial de hidrogeno Unidad de pH Potenciométrica
METODOLOGÍA
DEFINICIÓN DE VARIABLES
Parámetro Unidad
Caudal ml/s
Velocidad de filtración m/h
Carga superficial m/h
Parámetros que se tienen presentes en la operación del sistema

METODOLOGÍA
PROCEDIMIENTO
Se determinaron las características del agua
mediante muestras en la fuente de
abastecimiento.
Se diseñaron las unidades del sistema según
las especificaciones técnicas y los
parámetros establecidos.
Se construyeron las unidades del sistema y
se inicio la operación.
Se realizó el seguimiento y monitoreo del
sistema tomando de muestras en cada una
de las unidades.

METODOLOGÍA
POBLACIÓN Y MUESTRA
• Se realizaron cinco tomas de muestras en la fuente de
abastecimiento
• En periodos de lluvia y estiaje
Diseño del
sistema
• Se realizaron pruebas con tres tipos de matrices
• Botellas de 1.5 y 2.5 litros y tejas ondulas plásticas
• Se evaluó turbiedad y color aparente
Sedimentadores
• En total 15 muestras compuestas entre febrero de 2011
y septiembre de 2012 una por mes
• Indicadores : turbiedad, color aparente, sólidos
suspendidos totales, coliformes fecales y totales.
Eficiencia del
sistema

METODOLOGÍA
COMPONENTES DEL SISTEMA FiME
Sistemas FiME plástico y concreto
16FiME tanques de plástico con pre-sedimentación y retro lavado. inghaimar@yahoo.com
FiME en Concreto
Tanques
almacenamiento de
agua tratada
FiME en tanques
plásticos
FGA FLAFGDi
FGDi FGDe FLACFC Tanque de
regulación
Pre-sedimentador
UDQ
Fuente de
abastecimiento de
Agua
Caudal: 30 ml/s = 2.6 m3/día
0.66
Vf (m/h)
0.38 0.24
1.00 0.75 0.23
CS=0.15 m/h

RESULTADOS
CARACTERÍSTICAS SISTEMA FiME
17FiME tanques de plástico con pre-sedimentación y retro lavado.

METODOLOGÍA
Unidad distribución caudalControl de flujo por colmatación CFC
1 2
4 5
6 7
Gravilla T3 Arena
Vertederos de orifico
3

METODOLOGÍA
Componentes FiME convencional en concreto
FGDi
FGA
FLA

RESULTADOS
Filtro grueso dinámico FGDiTanque 180 litros
Posición Teórico Asumido Teórico Asumido
Lecho 1 20 20 3 - 6 5 - 10 Gravilla No. 3
Lecho 2 20 15 6 - 13 10 - 20 Triturado 1/2"
Lecho 3 20 15 13 - 25 15 - 25 Triturado 3/4"
Soporte 1 5 5 1 - 2 1 - 3 Gravilla No. 1
Soporte 2 5 5 2 - 5 3 - 5 Gravilla No. 2
Soporte 3 5 5 5 - 10 10 - 20 Triturado 1/2"
Soporte 4 15 10 10 - 25 15 - 25 Triturado 3/4"
Total sustrato 90 75 OPS/CEPIS
75
96
25
15
20
35
5
8
5
5
10
5
21
56
71
Nivel estático
Nivel dinámico mínimo
Nivel dinámico máximo
Borde libre
Triturado de 3/4"
Tamaño (15 - 20) mm
Vol= 15 l
Gravilla No. 3
Tamaño (5 - 10) mm
Vol= 47 litros
Gravilla No. 2
Tamaño (3 - 5) mm Vol= 8 l
Triturado de 1/2"
Gravilla No. 1
Tamaño (1 - 3) mm Vol= 9 lN= - 76
N= - 81
N= - 86
Triturado de 1/2"
Triturado de 3/4"
Tamaño (15 - 20) mm
Vol= 30 l
15

RESULTADOS
Filtro grueso dinámico FGDi
FGDi Concreto

RESULTADOS
Tanque 250 litros
Filtro grueso Ascendente FGA
Espesor capa Tamaño
cm mm
Posición Teórico Asumido Teórico Asumido Nombre
Lecho 1 15 - 20 15 3 - 6 5 - 10 Gravilla No. 3
Lecho 2 15 - 20 15 6 - 13 10 - 15 Triturado 1/2"
Lecho 3 20 - 30 15 13 - 19 15 - 20 Triturado 3/4"
Soporte 1 20 - 30 10 19 - 25 20 - 30 Triturado 1"
Total sustrato 70 - 100 55 OPS/CEPIS Sin tamizar
56
6
20
17
13
14
58
72
3
10
7
84
64
47
34
Triturado de 1/2" Tamaño (10 - 25) mm
Vol=16 litros
Gravilla T3
Tamaño ( 5 - 10) mm
Vol= 40 litros
Gravilla T2
Tamaño (3 - 5) mm
Vol= 51 litros
Gravilla T1
Tamaño (1 - 3) mm
Vol=57 litros
Nivel estático
Nivel mínimo dinámico
Cabeza hidráulica
Nivel máximo
Borde libre

RESULTADOS
Tanque 250 litros
Filtro Grueso Descendente FGDe
cm mm
Lecho 1 15 - 20 13 6 - 13 5 - 10 Gravilla T3
Lecho 2 15 - 20 20 3 - 6 3 - 5 Gravilla T2
Lecho 3 10 - 20 17 1.6 - 3 1 - 3 Gravilla T1
Soporte 1 20 - 30 6 13 - 19 10 - 15 Triturado 1/2"
Total sustrato 70 - 100 56 OPS/CEPIS Tamizado
Cambios en el filtro Junio 2011
1. Sentido de flujo
2. Distribución de los lechos
3. Tamizado de los lechos
4. Retro-lavado

RESULTADOS
Filtro Lento de Arena FLA
Tanque 500 litros
cm mm
Arena 50 - 100 40 0.15 - 0.35 <1 Arena de río
Soporte 1 5 - 10 5 6 - 13 5 - 10 Gravilla No. 3
Soporte 2 10 - 20 5 13 - 19 10 - 15 Triturado 1/2"
Total lecho 65 - 130 50 OPS/CEPIS
Característica Teóricos Propios
Diámetro efectivo D10
0.15 -
0.35
0.18
Coeficiente de
uniformidad
CU <3 3.92

RESULTADOS
PRE-TRATAMIENTO
Indicador Unidad Promedio
Desviación
Estándar
Mediana Máximo Mínimo
Turbiedad UNT 26.6 25.9 19.4 101.0 5.1
Color aparente UPC 56.3 80.0 33.7 327.0 4.1
Sólidos suspendidos mg/l 29.6 28.1 18.0 78.0 6.0
Potencial de hidrogeno und pH 7.65 0.37 7.78 7.98 6.69
Coliformes fecales UFC/100ml 3,277 3,582 1,800 12,000 300
Coliformes totales UFC/100ml 34,893 23,032 29,200 85,000 6,400
Características fisicoquímicas y microbiológicas del afluente
26.6
56.3
29.6
7.65
25.9
80.0
28.1
0.37
Turbiedad
Color aparente
Sólidos suspendidos
Potencial de hidrogeno
Promedio Desviación estándar
3,277
34,893
3,582
23,032
Coliformes fecales
Coliformes totales
Promedio Desviación estándar

RESULTADOS
PRE-SEDIMENTADOR
Tanque 1000 litros
Botellas de 1.25 l
Total :62, 79 x m2
Angulo 60 grados
Tejas de 40x90
Total 8
Angulo 60 grados
Botellas de 2.5 l
Total :45, 57 x m2
Angulo 60 grados

RESULTADOS
PRE-SEDIMENTADOR
206 203 197 181 163 137 131 116 109 103 92.8 88.3 79.3 75.6
0.157
0.158
0.158
0.157
0.158 0.158
0.157
0.157
0.158
0.156
0.157
0.158
0.159
0.158
0.155
0.155
0.156
0.156
0.157
0.157
0.158
0.158
0.159
0.159
0
50
100
150
200
250
0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00 3:30 4:00 4:30 5:00 5:30 6:00 6:30
Turbiedad UNT Carga superfiacial
m/h
Tiempo h
Turbiedad UNT Carga superficial m/h
Evaluación matriz botellas 2.5 l
61.2 54.8 51.8 44.4 42.8 51
70
73
74
75
74
73
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
0
50
100
0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30
Turbiedad UNT Remoción%
Tiempo h
Turbiedad UNT Remoción %
Turbiedad UNT
Carga superficial m/h
Afluente
Efluente
Efluente Remoción
Promedio 51 73
Media 52 74
Desviación estándar 8 1.9
Coeficiente de variación 15% 3%
Turbiedad en el efluente
Promedio 160
Desviación 38
Mediana 163
Coeficiente de variación 24%
Promedio 0.158
Desviación 0.001
Mediana 0.158
Coeficiente de variación 0.4%

RESULTADOS
PRE-SEDIMENTADOR
Evaluación matrices
Turbiedad UNT
Botellas 2.5 l Botellas 1.25 l Tejas plásticas Blanco
Efluente Remoción Efluente Remoción Efluente Remoción Efluente Remoción
Promedio 51 73 75 59 72 61 159 20
Media 52 74 74 59 73 61 159 17
Desviación estándar 8 2 2 2 4 4 47 6
Coeficiente de variación 15% 3% 2% 4% 5% 6% 29% 32%
Color aparente UPC
28
32 31
25 27
64
67 69 67 66
62 60 59
54 52
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 1 2 3 4 5 6
Remoción%
Tiempo h
Tejas Botellas 2.5 Botellas 1.25 l
B 2.5 l B 1.25 Tejas
Promedio 66 57 29
Media 67 59 28
Desviación estándar 2 4 3
Coeficiente de variación 3% 7% 10%

Matrices en operación y lavado
RESULTADOS
PRE-TRATAMIENTO
Lavado matriz de botellas
Botellas de 2.5 l
Longitud 37 cm
Diámetro 11 cm
Total :45, 57 x m2
Angulo 60 grados

101
327
7489
153
51
12
53
31
Turbiedad Color aparente Sólidos suspendidos
UNT UPC mg/l
Afluente Efluente Remoción
Comportamiento turbiedad en el pre-sedimentador
RESULTADOS
PRE-TRATAMIENTO
18
13
21
14
24 26
89
92
6 5
15
29
20
13 4
26
21 19
25
15
34
26
101
70
6 5
18
22
18
14
5
27
0
20
40
60
80
100
F-21 F-28 M-14 A-05 M-24 J-28 N-21 N-29 F-27 M-12 M-26 A-17 M-07 M-28 S-10 P
Turbiedad UNT
Fecha de muestra
Salida Entrada
Noviembre 21 de 2011

RESULTADOS
SISTEMA DE RETROLAVADO
Tubería de succión
Tanque
almacenamiento
agua tratada
Tanque elevado
1500 l
Moto bomba
Tubería de impulsión
Tanque almacenamiento agua
tratada
FGDi FGDe FLA
Tanque elevado 1500 l
Moto
bomba
Pradera

RESULTADOS
REMOCIÓN TURBIEDAD EN LAS UNIDADES
Remoción FGDi FGDe FLA
Promedio 41.8 20.9 21.8
Mediana 42.6 21.0 20.0
Desviación 11.6 8.9 7.5
Máximo 63.6 37.7 34.0
Mínimo 24.7 8.0 11.4
Promedio 43.7 13.0 28.0
Mediana 42.7 11.4 26.8
Máximo 75.9 28.5 54.5
Mínimo 19.7 1.1 3.6
Sistema tanques plástico Sistema concreto
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
Remocion en %
Fecha
FGDi FGDe FLA
84.6 86.8

RESULTADOS
REMOCIÓN TURBIEDAD EN EL SISTEMA
Turbiedad Entrada Salida Remoción
Promedio 26.1 ± 5 3.6 ± 3 84.6%
Mediana 18.3 2.3 85.4%
Desviación 27.5 4.5 8.2%
Máximo 92.3 17.4 96.6%
Mínimo 4.4 0.9 70.75
Turbiedad Entrada Salida
Promedio 16.1 ± 5 2.0 ± 1
Mediana 14.0 1.25
Desviación 9.0 1.3
Máximo 29.4 5.1
Mínimo 4.4 0.9
Condiciones generales
93.2 92.4 86.2 91.6 86.1 96.5 96.6 81.1 85.4 76.5 78.6 70.7 74.2 80.7 78.5 84.6
1.3
1.0
2.9
1.2
3.3
0.9
3.0
17.4
0.9 1.0
2.3
10.3
5.1
2.3
1.2
3.6
18.3
13.3
21.3
14.0
23.5 26.0
88.7 92.3
5.9
4.4
10.5
35.1
19.8
12.1
5.7
26.1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
1
10
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 P
Remoción %Turbiedad UNT
Remoción Salida Entrada
Condiciones de diseño

RESULTADOS
REMOCIÓN TURBIEDAD EN EL SISTEMA
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 1 2 3 4 5 6
0 1 2 3 4 5 6
Promedio Desviación Q1 Mediana Q3
3.60 4.53 1.10 2.25 2.02
Promedio Desviación Q1 Mediana Q3
2.02 1.27 1.03 1.25 1.90
Condiciones de diseño

RESULTADOS
REMOCIÓN COLOR APARENTE EN LAS UNIDADES
Promedio 31.3 19.6 21.7
Máximo 47.5 41.8 50.0
Mínimo 16.0 3.8 10.4
Promedio 31.5 18.1 26.6
Máximo 55.0 49.1 44.0
Mínimo 4.2 5.3 10.0
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
Remocion en %
Fecha
FGDi FGDe FLA
Sistema concretoSistema tanques plástico

RESULTADOS
REMOCIÓN COLOR APARENTE EN EL SISTEMA
Color Entrada Salida Remoción
Promedio 45. 2± 25 11.8 ± 6 72.6%
Mediana 30.0 8.7 72.3
Máximo 153 36 90.2
Mínimo 6.1 0.6 58.0
Turbiedad Entrada Salida Remoción
Promedio 28.9 ± 8 8.6 ± 3 74.7%
Máximo 64.2 22.1 90.2
Mínimo 6.1 0.6 58.0
Condiciones generales Condiciones de diseño
75.0 88.5 60.5 83.3 75.9 66.7 80.4 76.0 72.3 57.9 60.6 65.6 70.5 66.1 90.2 72.6
10
3
15
4
7
14
30 36
5 5
9
22
9 8
1
12
40
26
38
24 29
42
153 150
18
11
22
64
31
24
6
45
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
1
10
100
1000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 P
Remoción %
Coloraparente Pa/Co
Remoción Salida Entrada

RESULTADOS
REMOCIÓN COLIFORMES TOTALES EN EL SISTEMA
Promedio 34,900 1,600 93.7%
Mediana 29,200 1,036 5.8
Desviación 23,000 1,752 96.5
Máximo 85,000 1,750 99.0
Mínimo 6,400 400 82.7
98.6 97.7 98.7 98.2 96.1 89.0 99.0 96.5 98.6 87.0 91.5 82.7 97.6 83.3 90.8 93.7
28,600
51,000 65,000 85,000
11,820 10,300
58,500
29,200
51,500
10,100
29,000 30,600
19,900
36,500
6,390
34,894
400
1,150 850
1,500
460
1,130
560
1,036
704
1,310
2,470
5,300
480
6,100
590
1,603
70
75
80
85
90
95
1
10
100
1000
10000
100000
F-28 M-14 A-05 M-24 N-21 N-29 F-27 M-12 M-26 A-17 M-07 M-28 J-26 A-06 S-10 P
Remoción en %
Remoción Entrada Efluente
Coliformes fecales
UFC/100 ml
Sistema tanques plástico

RESULTADOS
REMOCIÓN COLIFORMES FECALES EN EL SISTEMA
38Sistema filtración en múltiples etapas FiME en tanques de plástico. inghaimar@yahoo.com
Promedio 3,277 62 96.5
Mediana 1,800 40 98.2
Desviación 3,582 55 3.3
Máximo 12,000 180 99.8
Mínimo 300 5 88.8
99.8 99.0 98.2 98.7 97.2 88.8 98.7 98.3 99.5 95.3 97.5 91.7 98.9 92.9 93.8 96.5
7,400 9,000
5,000
12,000
1,900
800
3,100
300
1,300
3,800
400 300
1,800 1,400
650
3,277
15
90 90
160
53
90
40
5 7
180
10
25 20
100
40
62
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
100
1
10
100
1000
10000
100000
F-28 M-14 A-05 M-24 N-21 N-29 F-27 M-12 M-26 A-17 M-07 M-28 J-26 A-06 S-10 P
Remoción en %
Remoción Entrada Efluente
Coliformes fecales
UFC/100 ml

DISCUSIÓN
SISTEMA FiME EN TANQUES DE PLÁSTICO
Atardecer en el FiMELa remoción total de turbiedad del FiME construido en tanques de plástico fue de
84.6% el resultado es similar al obtenido por Naranjo 2009, con una remoción del
90% pero con una salida de 1.38 UNT utilizado lechos filtrantes de mayor
espesor.
La remoción total de color aparente del FiME construido en tanques de plástico
fue de 72.6%. Los resultados son inferiores a los obtenidos por Naranjo 2009, con
una remoción del 86% y puede ser por la utilización de antracita en el FGA.
Según Sánchez et al, (2006: 16) el efluente de la filtración gruesa debe tener una
turbiedad entre 10 y 20 UNT, en este caso se cumple.
Según Galvis et al (1999:118) las remociones de sólidos suspendidos deben ser
superiores para el rango en el que se encuentra la concentración de sólidos.
Las remoción de coliformes totales al comparar con los valores obtenidos por
Naranjo en 2009, se encuentra una diferencia respecto de las 555 UFC/100 ml de
salida, la diferencia se debe a los valores elevados de ingreso en el caso del FiME
en Majavita.

CONCLUSIONES
Atardecer en el FiME
Las remociones registradas en el pre-sedimentador con matriz de botellas
plásticas son bajas y en algunos casos generó un incremento de material en el
efluente, este tipo de estructura es utilizada para turbiedades elevadas las
cuales estuvieron ausentes durante los días de monitoreo, excepto un día de
demostrando su utilidad en casos en los cuales es considerable la cantidad de
sólidos presentes en el agua, removiendo material por la adhesión de las
partículas en el interior y exterior de los recipientes.
Las características técnicas del pre-sedimentador con matriz de botellas
plásticas obtenidas del diseño y la evaluación son: tanque de 1000 litros con
flujo ascendente, caudal de 30 ml/s, carga superficial de 0.14 m/h, matriz en
botellas plásticas de gaseosa (PET) de 2.5 litros, con una relación de 57
botellas por metro cuadrado de superficie y un orificio de 21 mm en la parte
superior, ángulo de inclinación 60 grados, armada con tubos PVC de 1/2”
logrando remover partículas correspondiente a un fango medio a fino, con un
tiempo de retención hidráulico teórico aproximado de cuatro horas.

CONCLUSIONES
Atardecer en el FiMELas eficiencias en remoción de turbiedad de los FGDi en concreto con
especificaciones de la OPS/CEPIS y de su equivalente en tanque plástico son
similares, dando como resultado una semejanza significativa entre las dos
unidades, operando el de concreto con una velocidad de filtración mayor.
Siendo posible recurrir a tanques plásticos para este tipo de unidad y obtener
resultados muy similares utilizando velocidades de filtración menores.
Las remociones iníciales del FGDe fueron las menores comparando los tres
filtros, debido a un espesor total del lecho filtrante inferior a lo especificado
por OPS/CEPIS; una vez realizadas las modificaciones en la estratificación
se logró mejorar las condiciones de operación y un incremento en la
remoción de los indicadores turbiedad y color aparente. En promedio las
remociones de turbiedad en el sistema fueron FGDi 41.8%, FGDe 20.9% y
FLA 21.8% para color aparente FGDi 31.3%, FGDe 19.6% y FLA 21.7% siendo
en general menor para este ultimo indicador.

CONCLUSIONES
Atardecer en el FiMELos resultados obtenidos en el sistema plástico son aceptables al consideran
únicamente los valores en condiciones de diseño al ingreso, logrando una
turbiedad promedio en la salida de 2.0 UNT con desviación estándar de 1.3,
mediana de 1.25, con un valor máximo de 5.3 y color aparente de 8.6 UPC con
desviación estándar de 5.8, mediana de 8.1 con un valor máximo de 22 siendo
el único valor fuera de lo exigido, logrando una remoción próxima al
equivalente en concreto con espesores de lecho filtrante menor y cercanos a los
exigidos por la resolución 2115.
El aspecto a analizar y mejorar es la remoción de microorganismos las que
dieron como resultado 1.34 log en coliformes totales y 1.73 log fecales, se
requiere un efluente con cantidades próximas a cero para garantizar la
eliminación en la desinfección con cloro.
La implementación del retro lavado para los filtros gruesos es una ventaja
considerable para su mantenimiento al disminuir el tiempo necesario para
realizar esta labor, logrando restablecer la operación en condiciones apropiadas
el sistema y mantener el flujo continuo en las unidades requerido por su
característica biológica.

CONCLUSIONES
Atardecer en el FiMELas condiciones de operación recomendadas para el sistema FiME en la
Hacienda Majavita para garantizar en el efluente la calidad requerida son un
caudal de 30 ml/s, mantener la turbiedad inferior a 35 UNT y el color aparente
45 UPC en el agua de ingreso y hacer un mantenimiento constante del
sedimentador y de los filtros gruesos para garantizar valores menores a 10 UNT
al ingreso del FLA y así obtener agua con turbiedad menor a 2 UNT y color
aparente inferior a 15 UPC.
El sistema FiME evaluado en tanques de plástico y bajo condiciones específicas
de operación logró cumplir con el objetivo de mejorar la calidad del agua para
los usos en la Hacienda Majavita con valores de turbiedad y color aparente
próximos a los requeridos, es necesario realizar cambios y efectuar análisis de
otros indicadores para poder verificar la calidad del agua según la resolución
2115 así mismo calcular el IRCA de forma permanente.

RECOMENDACIONES
La eficiencia del sistema puede ser mejorada utilizando un filtro dinámico de
protección FDiP con mayor velocidad de filtración según Galvis (et al, 1999),
instalándolo antes del FGDi para reducir la cantidad de sólidos de ingreso al
FiME y atenuar los picos protegiendo el sistema de turbiedad o sólidos
suspendidos.
Utilizar antracita en el FGA para mejorar la calidad del agua antes de llegar al
FLA tal como lo propone la investigación realizada por Naranjo 2009 en la
Universidad de Antioquia y así disminuir el color aparente.
Diseñar los filtros con velocidades de filtración inferiores a la utilizada
dependiendo de las características del agua a tratar, en especial en el FLA, con
la posibilidad de utilizar una unidad paralela garantizando tener todo el
tiempo en operación un filtro.
La implementación de la desinfección con cloro para dar protección al agua,
garantizando remover en su totalidad los microorganismos y cumplir con los
requisitos de la resolución 2115 respecto de cloro residual.

REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
Atardecer en el FiMECIMAD. 2010. Gestión integral del recurso Hídrico. Maestría en desarrollo sostenible y medio Ambiente -
Centro de Investigaciones en Medioambiente y Desarrollo. Universidad de Manizales. Págs. 115.
DNP. 2007. Planes Departamentales de Agua y Saneamiento para el Manejo Empresarial de los Servicios
de Acueducto, Alcantarillado y Aseo. Departamento Nacional de Planeación. Ministerio de Ambiente,
Vivienda y Desarrollo Territorial, Documento Conpes No. 3463, Bogotá, Colombia.
Galvis Castaño, Gerardo; Latorre Montero, Jorge y Visscher, JanTeun. 1999. Filtración en múltiples etapas
tecnología innovativa para el tratamiento de agua. Universidad del Valle. Cinara. IRC.
IRC. 2007. ¿Por qué la Filtración en Múltiples Etapas?. Filtración en múltiples etapas. International
Water and Sanitation Centre. TOP 15. http://www.irc.nl/page/32364
Mondaca J., María Angélica y Campos A., Víctor. 2005. Riesgo de enfermedades transmitidas por el
agua en zonas rurales. Capitulo libro: Agua potable para comunidades rurales, re uso y tratamientos
avanzados de aguas residuales domésticas. Red Iberoamericana de Potabilización y Depuración del
Agua. http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/cd57/riesgo.pdf
Naranjo Fernández, Darío. 2009. Desarrollo de un sistema compacto de potabilización. Informe Tesis
de Maestría. Grupo de Ingeniería y Gestión Ambiental – GIGA. Facultad de Ingeniería. Universidad de
Antioquia.
Sánchez Torres, Luís Darío; Sánchez, Arlex; Galvis, Gerardo y Latorre, Jorge. 2006. Filtración en Múltiples
Etapas. Documento de Revisión Técnica 15. IRC - Centro Internacional de Agua y Saneamiento. Págs. 70.
Traducción española por Cinara 2007.

GRACIAS
El agua es la base de la vida en nuestro planeta.
La calidad de la vida depende directamente de
la calidad del agua. Una buena calidad del agua
sustenta la buena salud de los ecosistemas y, en
consecuencia, mejora el bienestar de las
personas (UnWater, 2010).

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