Examinando por Materia "Potabilización del agua"
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Publicación Acceso abierto Análisis de las características y del manejo de lodos en plantas de potabilización abastecidas con agua subterránea(Universidad del Valle, 2025) Alzate Amú, Luz Daniela; Torres Lozada, PatriciaLas aguas subterráneas son un recurso esencial, ampliamente usado con fines domésticos, agrícolas e industriales, especialmente en zonas rurales de Latinoamérica. Sin embargo, el crecimiento poblacional y diversas actividades impactan negativamente su calidad, lo que hace necesaria la potabilización para garantizar agua segura. Estos procesos generan lodos como subproductos, cuyo manejo inadecuado representa riesgos ambientales y desafíos logísticos. Este estudio aborda las características de las aguas subterráneas, los procesos de tratamiento aplicados y las propiedades fisicoquímicas y estructurales de los lodos generados. Se consideraron publicaciones entre 2005 y 2024, provenientes de bases de datos académicas (Scopus, PubMed, Web of Science, Taylor & Francis, SciELO y Google Scholar), además de herramientas de inteligencia artificial (Semantic Scholar, Consensus IA) y software especializado (VOSviewer). También se revisaron trabajos de grado de universidades nacionales e internacionales. Los resultados muestran que la calidad del agua subterránea varía espacialmente, influenciada por interacciones geoquímicas y actividades humanas como minería y agricultura. Presenta, en general, baja turbiedad y color aparente, pero contiene contaminantes geogénicos, biogénicos y antropogénicos, destacando metales como hierro, manganeso, arsénico y flúor. Los tratamientos más frecuentes son coagulación-floculación, oxidación-precipitación, adsorción, intercambio iónico, membranas, ablandamiento y desinfección, siendo la coagulación-floculación la más común. La producción de lodos es menor que en sistemas con aguas superficiales; estos incluyen hierro, calcio, fósforo, arsénico, manganeso y aluminio, con fases amorfas y cristalinas. Aunque su disposición suele realizarse en vertederos o cuerpos de agua, se han explorado alternativas como su uso en construcción, recuperación de metales y tratamiento de aguas. Se destaca la necesidad de marcos normativos y estudios toxicológicos que permitan integrar su gestión en un modelo de economía circular.Publicación Acceso abierto Eliminación de microcontaminantes por la planta de potabilización de agua de puerto Mallarino, Cali, Colombia(Universidad del Valle, 2017) Calvache Morales, Sandra Patricia; Chacón Aguirre, Alejandra; Madera Parra, Carlos Arturo; Toro Vélez, Andrés FernandoLas actividades antropogénicas favorecen la presencia de compuestos microcontaminantes en cuerpos de agua superficiales, lo que puede representar un riesgo para el ecosistema acuático y para la salud humana, considerando que estos cuerpos receptores son usados como fuentes de abastecimiento humano y muchas de las plantas de potabilización convencionales no están diseñadas para eliminarlos. Con el fin de determinar el nivel de eliminación de algunos de estos microcontaminantes en la Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP) de Puerto Mallarino que abastece aproximadamente el 60% de la población de la cabecera urbana de Santiago de Cali, durante cinco días consecutivos se realizaron muestreos puntuales en cuatro sitios diferentes del proceso de potabilización. La primera muestra se tomó en la bocatoma, donde se capta agua del río Cauca (agua cruda). La siguiente muestra se tomó a la salida de uno de los desarenadores, en este punto ya se ha aplicado Carbón Activado en Polvo (CAP) al agua con la intención de reducir el contenido de materia orgánica, la tercera muestra se tomó a la salida de uno de los reactores de manto de lodo, donde el agua ha pasado por los procesos de precloración, coagulación, floculación y sedimentación, además de la adsorción con carbón activado. La última muestra, que fue tomada de un grifo de la estación de investigación de Cinara, corresponde a agua potabilizada, que ha pasado por los procesos mencionados y adicionalmente por cloración intermedia, filtración, poscloración y estabilización. Para todas las muestras se determinó in situ, los parámetros de pH y temperatura y adicionalmente para las muestras tomadas del reactor y de la red de abastecimiento se determinó el contenido de cloro libre. Adicionalmente, las muestras correspondientes a bocatoma, desarenador y reactor se pasaron a través de un filtro de 2,5 micras y una vez filtradas, todas las muestras fueron refrigeradas y posteriormente enviadas a Alemania donde fueron analizadas por el Laboratorio Water Technology Center- TZW para la identificación de compuestos farmacéuticos y disruptores endocrinos (EDC). De acuerdo a dichos análisis, en las muestras de agua cruda se detectaron siete microcontaminantes (10,11-dihidro-10,11-dihidroxicarbamazepina (CBZ-diol), Gemfibrozil, Naproxeno, Sulfametoxazol, Estrona, 4-iso-Nonilfenol y Bisfenol A (BPA)) en concentraciones inferiores a 1 µg L-1 , de los cuales en la primera etapa solo el Bisfenol A logró ser reducido mediante el tratamiento con carbón activado, mientras que la adsorción con carbón activado, precloración, coagulación, floculación y sedimentación lograron disminuir la concentración de CBZ-diol, Gemfibrozil, Naproxeno, Sulfametoxazol y Estrona por debajo de los límites de detección. En el agua potabilizada solo se identificaron CBZ-diol y BPA en concentraciones que aparentemente no representan un potencial riesgo para la salud humana.Publicación Acceso abierto Evaluación de la aplicación de la semilla de Moringa Oleífera como potencial agente coagulante en el tratamiento de agua superficial(Universidad del Valle, 2025) Guano Ortiz, Wladimir Alejandro; Murcia Viveros, Juan Camilo; Torres Lozada, Patricia; PEREZ VIDAL, ANDREA; GRUPO DE INVESTIGACIÓNEn Colombia, las fuentes superficiales constituyen la principal alternativa de abastecimiento de agua potable, tratadas en su mayoría mediante el método convencional (coagulación, floculación, sedimentación, filtración rápida, desinfección y estabilización química) que emplea coagulantes inorgánicos a base de sales de aluminio y hierro. Como opción más sostenible, se ha propuesto el uso de coagulantes orgánicos, entre ellos la Moringa oleífera - MO por su bajo costo, disponibilidad y carácter biodegradable. Este trabajo evaluó el potencial coagulante de las semillas de MO en el tratamiento del agua cruda del río Meléndez a través de dos etapas. Primero, se realizó un análisis bibliométrico que permitió consolidar un panorama sobre el uso de la MO como coagulante, identificando ventajas, limitaciones, métodos de preparación, rangos de concentración y condiciones operativas (turbiedad inicial, dosificación, tiempos de mezcla y sedimentación). En la segunda etapa, que comprendió el desarrollo experimental, se desarrollaron en dos fases: i) evaluación preliminar, con ensayos de jarras en tres niveles de turbiedad (26, 140 y 300 UNT), tres modalidades de aplicación (soluciones en agua destilada, soluciones salinas y polvo de semilla) en tres concentraciones 2%, 3% y 5%, y (ii) evaluación final, enfocada en la solución al 2 % en agua destilada y el polvo, incorporando ajustes metodológicos a un rango de 24 dosis por cada modalidad de aplicación de coagulante comprendidas entre 15–300 mg/L. Las variables de respuesta fueron turbiedad final (≤ 5 UNT), pH, alcalinidad, características de flóculos y volumen de lodos, cada una medida en tiempos de sedimentación de 10 y 30 minutos. Los resultados se representaron gráficamente y se sometieron a un análisis de varianza (ANOVA) para determinar diferencias entre las formas de aplicación y las concentraciones probadas. Los resultados del análisis bibliométrico permitieron realizar el diseño experimental tras conocer una visión general de las fuentes documentales y los tipos de estudios analizados, seguido de un enfoque específico en el papel y los mecanismos de acción de la MO, asimismo, se identificó los componentes proteicos de la semilla, así como aspectos clave (dosis, pH, alcalinidad, tiempos de sedimentación, velocidad de sedimentación, condiciones de almacenamiento y características del lodo generado), se conocieron los principales limitantes de la implementación del coagulante como la falta de caracterización de las semillas y ausencia de metodologías estandarizadas de preparación. Experimentalmente, con la evaluación preliminar se determinó que el coagulante orgánico presentó limitaciones en las tres condiciones de turbiedad evaluadas (26, 140 y 300 UNT), ya que ninguna forma de aplicación alcanzó de manera consistente el valor de turbiedad final (≤ 5 UNT). Para el caso de la evaluación final en aguas de baja turbiedad (26 UNT) la MO no logró cumplir de forma consistente el valor de referencia y, con las dosis (≥ 225 mg/L) incrementó la turbiedad por el aporte de sólidos. En turbiedad media (140 UNT), el polvo mostró mejor desempeño que la solución de MO al 2% en agua destilada (98 %, 3.83 UNT, dosis 300 mg/L frente a 96 %, 5.10 UNT, dosis 300 mg/L respectivamente), y en alta turbiedad (300 UNT) alcanzó los mejores resultados (99 %, 2.90 UNT, dosis 300 mg/L con polvo y 98.5 %, 4.60, dosis 300 mg/L con solución). En todos los escenarios, la menor turbiedad residual se alcanzó con la aplicación directa del polvo, con dosis elevadas (300 mg/L) y a tiempos de sedimentación de 30 minutos. Pese a haber alcanzado algunas condiciones experimentales apropiadas desde el punto de vista de la eficiencia de remoción de turbiedad logrando valores menores a 5 UNT, un aspecto desfavorable fue la cantidad de lodos generados, que presentaron un aumento proporcional a la turbiedad inicial. El estudio concluyó que el coagulante orgánico de MO no demostró los resultados acorde a lo reportado en la literatura; si bien, tanto el polvo de semilla y la solución al 2% en agua destilada demostraron menor impacto en el pH y alcalinidad, en general, los resultados relacionados a la turbiedad residual obtenidos en la evaluación preliminar y final, sugieren que la MO no es un coagulante primario adecuado, por lo que se recomienda considerar su evaluación como un ayudante de coagulación, lo cual podría reducir el uso de coagulantes inorgánicos. Adicionalmente, se recomienda avanzar en la estandarización de su preparación, incorporando procesos como el desengrasado de semillas, la cuantificación de proteínas activas y la uniformidad del tamaño de partícula, además de monitorear el carbono orgánico total (COT) residual en el agua tratada.Publicación Acceso abierto Simulación de la estabilidad química del agua en las plantas de potabilización abastecidas por el Río Cauca en el Municipio de Cali - Colombia, mediante el modelo hidrogeoquímico PHREEQC.(Universidad del Valle, 2021) Ramírez Castro, Larry Mateo; Sánchez García, Gildardo Esteban; Barba Ho, Luz Edith; Cruz Vélez, Camilo HernanLos indicadores de agresividad del agua permiten conocer su carácter agresivo, y además el uso de índices, como el de Langelier, permiten llevar a cabo un control correcto del proceso de certeza en la potabilización del agua, así como la realización de los cálculos necesarios para la preparación de las sustancias quimicas estabilizantes. La afectación en la calidad del agua hace necesario un proceso de certeza al final del proceso de tratamiento, en el cual se asegura un agua con características ácidas o incrustantes que podrían generar afecciones en las tuberías. En cuanto al contexto local, las plantas de tratamiento de agua potable del río Cauca en Cali-Colombia, presenta aguas tratadas clasificadas como insaturadas con tendencia a la corrosión en el sistema de distribución, utilizando como alcalinizante cal hidratada, esto aun tratando los rangos de pH y alcalinidad total disponible por la Resolución Colombiana 2115 de 2007. Para la realización del presente trabajo, fue indispensable el análisis y organización de los datos experimentales del agua clorada lista para estabilizar en las plantas de potabilización de Puerto Mallarino y Río Cauca, donde se agregó un volumen creciente de solución estabilizante a lo largo de seis jarras y una vez realizada la mezcla de esta, se midieron los parámetros de temperatura, pH, alcalinidad, dureza total, dureza cálcica, conductividad y sólidos totales disueltos; y se realizó el cálculo del calcio total, la dureza magnésica y el índice de saturación de Langelier. Por medio del análisis de estos parámetros mediante el modelo hidro hidrogeoquímico PHREEQC se limita la precisión de los datos arrojados por el modelo, que además de arrojar datos confiables, demostró la calidad de los datos medidos de manera experimental encontrando algunas incongruencias, como que la concentración del calcio en el agua no aumentaba a medida que se aumentaba la dosis de estabilizante.Publicación Acceso abierto Sistema de control de regulación de cloro residual en la etapa de desinfección de la planta de tratamiento de agua potable del río Nima(Universidad del Valle, 2024) Obando Martínez, Bryan Camilo; Rosero-García, Esteban EmilioLa planta de tratamiento de potabilización de agua (PTAP) del río Nima, ubicada en el corregimiento de barrancas en palmira, valle del cauca. Cuenta con un sistema automático de control de cloro residual libre en la etapa de desinfección, el cual ajusta la dosis de desinfectante de oxidantes mixtos (MIOX) con datos históricos en función del caudal tratado. Sin embargo, esta estrategia ha demostrado ser ineficiente, llevando a la concentración de cloro libre residual a estar por fuera del rango de operación entre 1.2 mg/l y 1.3 mg/l, el cual garantiza agua de calidad y apta para el consumo humano, regulado por la resolución 2115 del 2007. En esta trabajo, se presenta el diseño y validación en simulación de una estrategia de control digital basada en modelos y una evaluación económica de la implementación de la misma. El sistema debe regular la concentración de cloro residual libre en la etapa de desinfección, al ajustar la dosis de desinfectante. Los tipos modelos dinámicos utilizados son los de proceso y espacio de estados (EE), los cuales son obtenidos y validados para los dos puntos de operación de demanda de agua (Alto y bajo caudal). El tipo de modelos seleccionado para obtener el controlador es el de procesos de segundo orden con polos reales y tiempo muerto, donde la ganancia y el tiempo muertos son actualizados para cada punto de demanda de agua, los cuales presentan tiempo muerto dominante. Para obtener el controlador, se utiliza la arquitectura del predictor de Smith, el cual elimina del polinomio característico el tiempo muerto dominante, permitiendo diseñar el controlador ignorando el tiempo muerto. Los controladores diseñados son el RST digital y PID con equivalente discreto, los cuales son obtenidos mediante el método de asignación de polos. Los cuales tiene un sobrepaso del 1.6 % y 2.16 % y tiempo de estabilización de 32 y 33 minutos. El controlador PID, es seleccionado debido compensa perturbaciones con una respuesta de control más suave de hasta de 0.5 mg/l, para ser evaluado. Los resultados muestran que para la transición de alta y baja demanda de agua, es necesario hacer pequeños cambios de caudal para evitar que el sistema se desestabilice, y así regular de manera gradual los cambios de materia orgánica debido al cambio de volumen a tratar. Por lo tanto, se concluye que es necesario actualizar el controlador acorde a los cambios de ganancia y tiempo muerto, para aumentar el rendimiento y evitar posibles inestabilizaciones del sistema. Por otro lado, la automatización de este proceso, permite recuperar la inversión en poco menos de 2,5 años.