NIVELES DE CLORO RESIDUAL LIBRE EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE EN UNA INSTITUCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR EN LA CIUDAD DE CALI EN EL AÑO 2019 JAIR TINOCO RIVERA ÁLVARO ESTEBAN CASTRO ARANDA. MÉDICO, MAGISTER EN SALUD PÚBLICA Y SALUD OCUPACIONAL UNIVERSIDAD SANTIAGO DE CALI ESPECIALIZACIÓN EN GERENCIA EN SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO COHORTE 2018B GRUPO A. 2019 CONTENIDO Pág. INTRODUCCION 8 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 Formulación del problema 9 10 2. JUSTIFICACION 11 3. OBJETIVOS 3.1 Objetivo general 3.2 Objetivos específicos 12 12 12 4. MARCOS REFERENCIALES 4.1 Estado del arte 4.2 Marco teórico 4.2.1 Importancia de la calidad del agua para consumo humano 4.2.1.1 Condiciones bacteriológicas del agua 4.2.1.2 Características físicas y químicas del agua para consumo humano 4.2.2 La importancia del cloro en el agua 4.2.2.1 Medición del cloro residual libre 4.3 Marco conceptual 4.4. Marco legal 4.5 Marco ético 4.6 Marco contextual 4.7 Marco metodológico 4.7.1Tipo de investigación 4.7.2 Muestra 4.7.3 Procedimiento 4.7.4 Técnicas e instrumentos de recolección de la información 4.7.5 Análisis de la información 13 13 15 15 16 16 18 20 22 24 30 30 32 32 32 33 36 37 5. RESULTADOS 5.1 Análisis Estadístico 38 43 6. DISCUSIÓN 49 7. CONCLUSIONES 56 8. BIBLIOGRAFÍA 58 2 INDICE DE TABLAS Pág. Tabla 1. Características físicas del agua para consumo humano 17 Tabla 2. Características químicas del agua para consumo humano 17 Tabla 3. Registro de cloro residual libre en P1 durante 7 semanas 38 Tabla 4. Registro de cloro residual libre en P2 durante 7 semanas 40 Tabla 5. Registro de cloro residual libre en P3 durante 7 semanas 41 Tabla 6. Registro de cloro residual libre en P4 durante 7 semanas 42 Tabla 7. Intervalos de confianza para el contenido de cloro residual por semana en agua de la Institución de Educación Superior. 43 Tabla 8. Valores t calculado y decisión tomada en las hipótesis para el contenido de cloro residual semanal 45 Tabla 9. Intervalos de confianza para el contenido promedio de cloro residual en los cuatro puntos de evaluación dentro de una Institución de Educación Superior. 46 Tabla 10. Prueba de hipótesis para comparar los promedios de cloro residual entre los puntos de evaluación 48 Tabla 11. Depósitos que no cumplen en ninguno de los 5 monitoreos realizados con los límites establecidos por la norma en cuanto al cloro libre residual 49 Tabla 12. Parámetros evaluados de cloro residual libre para el agua potable 52 3 INDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1. Efectos del cloro residual Figura 2. Mapa general de la Institución de Educación Superior Figura 3. Puntos de la toma de muestras Figura 4. Ubicación geográfica de los lugares de muestreo Figura 5. Contorno niveles de Cloro Figura 6. Ubicación puntos de muestra de cloro 20 34 35 36 54 55 4 LISTA DE GRÁFICAS Pág Gráfica 1. Datos por semana dentro del valor aceptable del cloro residual libre. Punto 1. Centro Deportivo Universitario Gráfica 2. Datos por semana dentro del valor aceptable del cloro residual libre. Punto 2. Cafetería Central Gráfica 3. Datos por semana dentro del valor aceptable del cloro residual libre. Punto 3. Facultad de Artes integradas Gráfica 4. Datos por semana dentro del valor aceptable del cloro residual libre. Punto 4. Escuela de Ingeniería Química Gráfico 5. Comportamiento del contenido promedio de cloro por punto de evaluación Gráfica 6. Comportamiento del cloro residual desde el mes de febrero hasta el mes de mayo de 2010 en la red de distribución de la Empresa de Servicios Tribunas Córcega 38 39 41 42 46 51 5 ABSTRACT The present research study was carried out for seven weeks, a daily record of free residual chlorine levels, at four strategic points within the aqueduct network in a public institution of higher education, these records were taken to determine the potability of the water in the areas of greatest consumption and use of this resource. Free residual chlorine levels were established with the DPD reagent (Diethyl-P-Phenyl in Diamine) in drops, which when mixed with 10 ml of water in a two cell meter that reacted Immediately, giving a determined coloration for each sample, each result was compared with the standard colors printed on the meter, obtaining the numerical values of free residual chlorine per sample. Said values were tabulated and graphed, the following average values of free residual chlorine were obtained from the four-recording point: 1.1,1.0, 0.99, 0.90, mg/L starting from the point of the internal network closest to the feeding entrance, to the most distant points, respectively. Finally, how the resolution 2115 de 2007 contemplates that for the water to be potable, the levels of free residual chlorine must be between 0,3 y 2 ml/L it was concluded that the values obtained in the present study do belong to said range, regardless of whether the water in the studied areas were used for food, recreation or daily consumption. Keywords: Residual free chlorine, sample of chlorine, water for human consumption 6 RESUMEN El presente trabajo de investigación se realizó por siete semanas, una toma de registros diarios de niveles de cloro residual libre, en cuatro puntos estratégicos dentro de la red de acueducto en una institución pública de educación superior, dichos registros se tomaron para determinar la potabilidad del agua en las zonas de mayor consumo y uso de este recurso. Se establecieron los niveles de cloro residual libre con el reactivo DPD (Dietil-P-Fenil-enDiamina) en gotas, que al ser mezclado con 10 mL de agua dentro de un medidor de dos celdillas que reaccionaron inmediatamente, dando una coloración determinada para cada muestra, cada resultado se comparó con los colores patrones impresos en el medidor, obteniendo los valores numéricos de cloro residual libre por muestra. Dichos valores se tabularon y graficaron, se obtuvieron los siguientes valores promedio de cloro residual libre de los cuatro puntos de registros: 1.1, 1.0, 0.99, 0.90, mg/L partiendo desde el punto de la red interna más cercano a la entrada de alimentación, hasta los puntos más lejanos, respectivamente. Finalmente, como la Resolución 2115 de 2007 contempla que para que el agua sea potable, los niveles de cloro residual libre deben estar entre 0,3 y 2 mg /L, se concluyó que los valores obtenidos en el presente estudio sí pertenecen a dicho rango, independientemente si el agua en las zonas estudiadas se utilizó para alimentación, recreación o consumo diario. Palabras clave: cloro libre residual, muestra de cloro, agua para consumo humano. 7 INTRODUCCIÓN El presente trabajo muestra un estudio de medidas de cloro residual libre en agua potable de una institución pública de la ciudad de Santiago de Cali. Como primera medida se puede decir que, en cualquier sistema de distribución de agua potable se debe garantizar que el agua se encuentre en condiciones aceptables para consumo humano. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el agua está dispuesta a variaciones dentro de la misma red que la contiene, debido a que existen cambios en las tuberías con respecto al grosor, extensión, conexiones cruzadas y hasta por reparaciones de la misma red, además se deben tener en cuenta el incremento de la edad del agua, el decaimiento del cloro residual libre, el recrecimiento microbiano y la corrosión. Lo anterior afecta los niveles de cloro residual libre del agua potable que circula por redes y, de no estar controlados, pueda generar importantes riesgos para la salud de los individuos. Entonces para evitar riesgos en la alteración de agua potable por las circunstancias anteriormente citadas, se toman registros de niveles de cloro residual libre, los cuales indican, si el agua es potable y por ende apta para el consumo. La importancia de realizar diariamente medidas de cloro residual libre en el agua potable en la institución pública es porque predice su estado de desinfección y, de acuerdo a los valores obtenidos, alertar o no a la entidad responsable de potabilizar el agua, ya que, si los valores de cloros residual libre no se encuentra dentro de los estándares establecido por la norma, sería de alto riesgo para la comunidad universitaria. 8 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Para la salud de las personas, la calidad del agua de consumo humano tiene una fuerte repercusión en su salud. Dicha calidad depende del tipo de tratamiento aplicado para su potabilización la calidad del recurso hídrico y de las alteraciones que pueda sufrir en la distribución. De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud (OMS), la calidad del agua de consumo humano está regulada para garantizar la seguridad de los consumidores, ya que las enfermedades hídricas pueden representar una importante amenaza para la salud humana, siendo éstas el origen del 80% de todas las enfermedades en los países en vías de desarrollo1. La desinfección del agua significa la extracción, desactivación o eliminación de los microorganismos patógenos que existen en el agua. La destrucción y/o desactivación de los microorganismos supone el final de la reproducción y crecimiento de los mismos. Si estos microorganismos no son eliminados el agua no es potable y es susceptible de causar enfermedades2. El cloro es el agente más utilizado en el mundo como desinfectante en el agua de consumo humano, debido principalmente a su naturaleza fuertemente oxidante, que causa la destrucción de los agentes patógenos y diversos compuestos responsables de malos sabores. Es esencial, en las redes de distribución de agua de consumo humano mantener pequeñas concentraciones de cloro libre residual, desde las plantas potabilizadoras hasta las tuberías de los consumidores, para confirmar que el agua ha sido convenientemente desinfectada. 1 Organización Mundial de la Salud. OMS. Guías para la calidad del agua potable. Suiza. 2006. Disponible en: https://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3_es_fulll_lowsres.pdf 2 Lenntech, BV. ¿Que es la desinfección del agua? 2007. Disponible en: https://www.lenntech.es/procesos/desinfeccion/que-es-desinfeccion.htm 9 1.1 Formulación del problema Dentro de las redes de distribución de agua potable, debe de existir la presencia de cloro residual libre, para saber las condiciones de potabilidad de la misma, ya que los diversos estudios sobre el tema concluyen que el comportamiento del cloro tiende a disminuir durante su recorrido por la red, por eso la propuesta es la de medir los niveles de cloro residual libre de una institución, de allí la pregunta. ¿Cómo son los niveles de cloro residual libre en la red de distribución de agua potable en una Institución de Educación Superior en la ciudad de Cali en el año 2019? 10 2. JUSTIFICACIÓN El presente estudio se hace por la necesidad y la exigencia del área de saneamiento del Instituto de Salud Pública Municipal de la ciudad de Cali; pues es de obligatorio cumplimiento medir los niveles de cloro residual libre que circula dentro de la red de distribución de agua potable dentro de las instalaciones de la Institución de Educación Superior. Se debe saber cómo llega el agua potable a la entrada del Institución de Educación Superior, donde la empresa de servicios públicos de Cali (EMCALI) quien presta entre otros el servicio de abastecimiento de agua potable, es responsable directo de que el agua es de calidad, hasta el punto de conexión de entrada de la red de distribución de agua del Institución de Educación Superior y, que a partir de allí, este centro educativo es quien debe responder y contribuir al manejo, control y calidad del agua dentro de sus instalaciones locativas, pues esta Institución de Educación Superior llega a albergar diariamente hasta 10.000 personas. Lo que se busca con este estudio, es lograr, que los resultados alcanzados con el análisis de las muestras obtenidas de la red de distribución de agua de la Institución de Educación Superior, se encuentren dentro del rango permitido por la normatividad para el agua potable. 11 3. OBJETIVOS 3.1 Objetivo general Describir los niveles de cloro residual libre en la red de distribución de agua potable en una Institución de Educación Superior en la ciudad de Cali en el año 2019. 3.2 Objetivos específicos 1- Establecer los puntos fijos de registro de toma de muestras de cloro residual libre en la red de distribución de agua potable en una Institución de Educación Superior en la ciudad de Cali en el año 2019. 2- Medir los niveles de cloro residual libre de la entrada y puntos internos en la red de distribución de agua potable en una Institución de Educación Superior en la ciudad de Cali en el año 2019 3- Comparar los resultados de los niveles de cloro residual libre en la red de distribución de agua potable de la Institución, con los valores establecidos por la Resolución 2115 de 2007 que rige en Colombia. 12 4. MARCOS REFERENCIALES 4.1 Estado del arte En esta investigación se contemplaron como antecedentes las siguientes iniciativas, proyectos y estrategias En el estudio de Ana María Jiménez, Control y Seguimiento a la Calidad del Agua de la Empresa de Servicios Tribunas Córcega (E.S.P) de la Ciudad de Pereira, se muestra en forma clara y precisa acerca del proceso de potabilización del agua que se lleva a cabo en la Empresa de Servicios Tribunas Córcega (ESPTRI), para el abastecimiento de esta a los aproximadamente 20.000 habitantes del área. En este estudio se realizó un seguimiento durante 8 meses a la calidad del agua suministrada por dicha empresa dentro de la actividad normal de la planta, con el fin de corregir las falencias que se estaban presentando durante el tratamiento y estaban afectando directamente a todos los usuarios que son abastecidos por dicho acueducto. Durante el seguimiento, se realizaron demandas de cloro, las cuales ayudaron a establecer la dosificación adecuada para el proceso de desinfección del agua, y de esta manera lograr que los resultados de los análisis tanto microbiológicos como fisicoquímicos se regularan dentro del rango permitido por la Resolución 2115, normatividad para el agua tratada3. En la investigación de Eva Marini, Plan de Seguridad del Agua para el Campus Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional Autónoma de México, se presentan los resultados obtenidos en el diagnóstico del sistema de abastecimiento de agua potable en la Ciudad Universitaria (CU) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), 3 Jiménez, A. Control y Seguimiento a la Calidad del Agua de la Empresa de Servicios Tribunas Córcega (E.S.P) de la Ciudad de Pereira. Universidad Tecnológica de Pereira. Facultad de Tecnología. Escuela de Química. Programa de Tecnología Química. Pereira. 2011. 13 desde su captación hasta quienes la consumen, con la aplicación de la metodología de la Organización Mundial de la Salud (OMS) denominada Planes de Seguridad de Agua (PSA). Esta metodología se enfoca a la minimización de la contaminación de fuentes de agua mediante medidas de prevención y tratamiento durante el almacenamiento, la distribución y la manipulación a nivel dependencias, institutos y facultades dentro de CU, con objeto de garantizar sistemáticamente la seguridad y la aceptabilidad del agua para consumo humano. La investigación propuso a la UNAM que se adopte el Plan de Seguridad del Agua aquí desarrollado y establezcan un proceso de mejora continua del sistema de abastecimiento de agua en Ciudad Universitaria, con objeto de garantizar en todo momento la calidad y la cantidad de agua que llega al consumidor dentro del campus4. Eliana Sánchez, y Kelly Ballesteros, desarrollaron el estudio, Evaluación de la Calidad del Agua y Formulación de Alternativas de Mejora en el Sistema de Tratamiento de Agua Potable Suministrada por la Empresa Acosmi del Barrio San Miguel I Etapa del Municipio de Rio de Oro-Cesar, donde se planteó con el ánimo de evaluar el sistema de tratamiento del agua para consumo humano, que suministra el acueducto comunitario del barrio a sus 453 usuarios aproximadamente; mediante salidas de campo a la bocatoma y a la planta de tratamiento, generando posibles alternativas de mejora en el sistema con el fin de brindar una mejor calidad de agua y evitar posibles riesgos de enfermedades a la comunidad beneficiada5. 4 Marini, E. Plan de Seguridad del Agua para el Campus Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional Autónoma de México. Universidad Nacional Autónoma de México. Programa de Maestría y Doctorado en Ingeniería. 2012. 5 Sánchez, E; Ballesteros, K. Evaluación de la Calidad del Agua y Formulación de Alternativas de Mejora en el Sistema de Tratamiento de Agua Potable Suministrada por la Empresa Acosmi del Barrio San Miguel I Etapa del Municipio de Rio de Oro-Cesar. Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña. Facultad de Ciencias Agrarias y del Ambiente. Ingeniería Ambiental. 2017. 14 4.2 Marco teórico 4.2.1. Importancia de la calidad del agua para consumo humano Uno de los principales factores influyentes en la calidad del agua para consumo humano son los sistemas de abastecimiento, ya que por diferentes tipos de fallas es posible que se presenten riesgos para la salud humana y así mismo, se pueden alterar las diferentes características físicas, químicas, organolépticas y microbiológicas de la fuente de abastecimiento de agua. Lo anterior, puede llevar a un riesgo sanitario, que se ve reflejado en las diferentes enfermedades que pueden contraer las personas y que perturban el normal funcionamiento en viviendas que se abastecen del agua de los sistemas de acueducto. En la contaminación de agua existe un riesgo, que surge de comparar la vulnerabilidad de la población frente a factores de peligro o amenazas, los cuales se pueden clasificar como de riesgo agudo, en el cual las personas se ven perjudicadas a corto plazo con dosis infecciosas bajas del contaminante; este es el caso del tipo de contaminación microbiológica o riesgo crónico que se produce con contaminantes químicos y afectan la salud de las personas, después de largos periodos de exposición. En el caso de que el riesgo sea agudo, es prioritario su control y en tal sentido, el riesgo crónico se considera como segunda prioridad6. En la gran mayoría de los países en desarrollo la precariedad en los sistemas de saneamiento ha producido un alarmante riesgo biológico. En Colombia la contaminación del recurso hídrico va ligado a los vertimientos de aguas residuales industriales y domésticas, así como la producción agrícola y ganadera, entre otras actividades. A pesar de que en Colombia se presentan estas situaciones, un 78% de la población tiene acceso al agua potable. 6 Sánchez, E; Ballesteros, K. Evaluación de la Calidad del Agua y Formulación de Alternativas de Mejora en el Sistema de Tratamiento de Agua Potable Suministrada por la Empresa Acosmi del Barrio San Miguel I Etapa del Municipio de Rio de Oro-Cesar. Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña. Facultad de Ciencias Agrarias y del Ambiente. Ingeniería Ambiental. 2017. 15 El evidente deterioro de las fuentes superficiales de agua, hace que sea necesaria una permanente valoración, con el objetivo de lograr una mejora continua y la toma de medidas de control y mitigación del nivel de riesgo, que va a ser determinante en la complejidad y los costos del tratamiento del agua para consumo humano7. 4.2.1.1 Condiciones bacteriológicas del agua Es necesario que el agua potable tenga escasas bacterias. La buena calidad del agua debe tener un límite admisible de 100 bacterias por centímetro cúbico de agua. A nivel bacteriológico, el agua potable debe de tener menos de 200 colonias bacterianas de mesofílicos aeróbicos por mililitro de muestra. Un máximo de dos organismos coliformes totales en 100 mL de muestra y no contener organismos coliformes fecales en 100 mL de muestra8. Para eliminar los microorganismos y sustancias químicas dañinas, que causan serias enfermedades en los seres humanos, el agua debe recibir varios tratamientos, se debe evitar que tenga olor, color y sabor desagradables. 4.2.1.2 Características físicas y químicas del agua para consumo humano De acuerdo a la Resolución 2115 de 2007, se determina que el agua para consumo humano no podrá sobrepasar los valores máximos aceptables para cada una de las características físicas que se señalan a continuación: 7 Torres, P; Cruz, H. & Patiño, J. Índices de calidad de agua en fuentes superficiales utilizadas en la producción de agua para consumo humano. Una revisión crítica. Revista Ingenierías Universidad de Medellín. No. 81. 2009. 8 HANNA Instruments. La importancia de Potabilizar y realizar la Desinfección del Agua. Disponible en: https://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/P7_EnumeracionMicroorganismos_19616.pdf 16 Tabla 1. Características físicas del agua para consumo humano Fuente: Resolución 2115 de 2007 Así mismo la Resolución 2115 de 2007 determina las características químicas del agua para consumo humano de los elementos, compuestos químicos y mezclas de compuestos químicos diferentes a los plaguicidas y otras sustancias que al exceder los valores máximos aceptables tienen un reconocido efecto adverso en la salud humana, deben circunscribirse dentro de los valores máximos aceptables que se señalan en a continuación: Tabla 2. Características químicas del agua para consumo humano Fuente: Resolución 2115 de 2007 17 4.2.2 La importancia del cloro en el agua Hay diferentes formas que permiten mejorar la calidad del agua para consumo, entre las más usadas están el filtrado, la decantación y la desinfección. Hay muchas maneras de eliminar los organismos patógenos y la desinfección; sin embargo, la más utilizada es utilizando adición de cloro9. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, la desinfección con cloro en los sistemas de abastecimiento, es uno de los grandes logros en el área de la salud pública en el siglo XX, puesto que permite la eliminación de enfermedades como la tifoidea, el cólera y la disentería. Sin embargo, surge una preocupación para la salud pública y es la desinfección del agua potable con cloro activo (SPD), puesto que podría tener una posible conexión carcinogénica. Debido a esto, se han realizado ajustes progresivos a las normas de calidad para el agua potable en lo que respecta a la concentración máxima aceptable de trihalometanos (THM)10, que son los subproductos de la desinfección que se producen cuando se utiliza el cloro como desinfectante. Casi 1,500 millones de personas cada año sufren de enfermedades evitables propagadas por el agua, como son la fiebre tifoidea, el cólera, giardiasis, disentería y hepatitis A, debido a enfermedades propagadas por el consumo de agua contaminada. De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud (OMS), se calcula que cada año más de nueve millones de personas mueren en todo el mundo a causa de agua contaminada; muchas de las cuales son niños menores de cinco años de edad. Las Organización de las Naciones Unidas tienen proyectado que para el año 2025, más de dos tercios de la 9 Organización Mundial de la Salud. OMS. Medición del cloro residual en el agua. 2009. Disponible en: http://www.disaster-info.net/Agua/pdf/11-CloroResidual.pdf 10 Los THM que se encuentran en el agua de consumo humano son el bromodiclorometano, (BDCM), el cloroformo, el dibromoclorometano DBCM) y el bromoformo. ASPB, 2012 18 población global vivirán en países con serios problemas de carencia de suministros de agua potable11. Una de las ventajas de la utilización del cloro para la desinfección del agua es que es un producto químico relativamente barato y ampliamente disponible que, al disolverse en agua potable en suficiente cantidad, destruye la gran mayoría de los organismos causantes de enfermedades, sin poner en riesgo a las personas. Al añadir cloro al agua, éste purifica el agua, pues destruye la estructura celular de los organismos y los elimina. Cabe anotar que sin embargo este proceso sólo funciona si el cloro logra entrar en contacto directo con los organismos contaminantes. Si el agua tiene lodo en su interior, las bacterias se esconden dentro del mismo y no pueden ser alcanzadas por el cloro. Para que el cloro destruya todos los organismos, requiere de estar en contacto con el agua al menos durante 30 minutos y que el agua este a una temperatura mayor de 18°C; si el agua está a menor temperatura, es necesario incrementar el tiempo de contacto. Debido a esto, es habitual añadir el cloro al agua en el momento de introducir en el tanque de almacenamiento o en un sistema de tubería de distribución, para dar tiempo a que el cloro reaccione con el agua antes de llegar al consumidor final. El cloro en el agua se consume de acuerdo a como los organismos se van destruyendo, al añadir cloro suficiente quedará un poco en el agua luego de que se eliminen todos los organismos; esto es a lo que se suele llamar cloro residual libre. 11 Red Iberoamericana de Potabilización y Depuración del Agua. Agua potable para comunidades rurales, reúso y tratamientos avanzados de aguas residuales domésticas. 2012. Disponible en: http://tierra.rediris.es/hidrored/ebooks/ripda/pdfs/Capitulo_06.pdf 19 4.2.2.1. Medición del cloro residual libre El procedimiento conocido como medición del cloro residual libre se realiza de la siguiente manera: El cloro residual libre se mantiene en el agua hasta perderse en el exterior o hasta utilizarse para neutralizar una nueva contaminación. Es por esto que, si se realiza un análisis del agua y se encuentran rasgos de cloro en ella, significa que la mayoría de los organismos peligrosos ya fueron eliminados del agua y en tal sentido, el agua que se suministra es segura para consumirla. Figura 1. Efectos del cloro residual libre Fuente: Organización Mundial de la Salud. OMS. Medición del cloro residual libre en el agua. Cuando el agua se suministra mediante tuberías, el cloro se usa como desinfectante con mayor frecuencia. Es difícil la cloración regular de otros suministros de agua y usualmente se reserva para la desinfección después de la reparación y el mantenimiento. 20 El cloro residual libre generalmente se determina en los siguientes puntos: -Cuando se ha agregado cloro al agua para revisar que el proceso de cloración esté funcionando. -El sitio más cercano al punto de cloración, para verificar que los niveles de cloro residual estén dentro de los límites establecidos (entre 0,3 y 2 mg/L). -El sitio más lejano de la tubería, en donde hay probabilidad de que los niveles de cloro residual libre sean los más bajos. Si se encuentran los niveles de cloro por debajo de 0,3 mg/L, es necesario agregar más cloro en un punto intermedio de la red de tuberías de abastecimiento. Es necesario revisar frecuentemente el cloro residual libre. Si el sistema de tuberías de abastecimiento es nuevo o ha sido rehabilitado, se deben realizar chequeos diarios hasta que se tenga la certeza de que el proceso de cloración funciona de forma correcta. 21 4.3 Marco conceptual En este trabajo se desarrollarán varios conceptos los cuales servirán de apoyo y soporte en el transcurso del mismo. AGUA POTABLE O AGUA PARA CONSUMO HUMANO: Es aquella que, por cumplir las características físicas, químicas y microbiológicas, es apta para consumo humano. Se utiliza en bebida directa, en la preparación de alimentos o en la higiene personal. CALIDAD DEL AGUA: Es el resultado de comparar las características físicas, químicas y microbiológicas encontradas en el agua. BOCATOMA: Es una estructura hidráulica destinada a derivar desde unos cursos de agua, río, arroyo, o canal; una parte del agua disponible en ésta, para ser utilizada en un fin específico, como pueden ser abastecimiento de agua potable, generación de energía eléctrica, acuicultura, enfriamiento de instalaciones industriales, entre otras. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DEL AGUA: Son los procedimientos de laboratorio que se efectúan a una muestra de agua para consumo humano para evaluar la presencia o ausencia, tipo y cantidad de microorganismos. ANÁLISIS BÁSICOS: Es el procedimiento que se efectúa para determinar turbiedad, color aparente, pH, cloro residual libre o residual de desinfectante usado, coliformes totales y Escherichia coli. ANÁLISIS FÍSICO Y QUÍMICO DEL AGUA: Son aquellos procedimientos de laboratorio que se efectúan a una muestra de agua para evaluar sus características físicas, químicas o ambas. 22 DEMANDA DE CLORO: La cantidad de cloro requerida para reaccionar con las substancias orgánicas e inorgánicas y destruir las bacterias contenidas en el suministro de agua. CLORO RESIDUAL LIBRE: Cloro residual libre: El cloro residual libre en el agua de consumo humano se encuentra como una combinación de hipoclorito y ácido hipocloroso, en una proporción que varía en función del pH. El cloro residual combinado es el resultado de la combinación del cloro con el amonio (cloraminas) y su poder desinfectante es menor que el libre. La suma de los dos, constituye el cloro residual total. Es fundamental mantener en las redes de distribución pequeñas concentraciones de cloro libre residual, desde las potabilizadoras hasta las acometidas de los consumidores, para asegurar que el agua ha sido convenientemente desinfectada. ESCHERICHIA COLI - E-coli: Bacilo aerobio Gram Negativo no esporulado que se caracteriza por tener idasa y glucoronidasa. Es el indicador microbiológico preciso de contaminación fecal en el agua para consumo humano. VALOR ACEPTABLE: Es el establecido para la concentración de un componente o sustancia, que garantiza que el agua para consumo humano no representa riesgos conocidos a la salud. 23 4.4. Marco legal A continuación, se presenta las normas que tienen que ver con la calidad y la disposición del agua en Colombia. La RESOLUCIÓN 0312 (13 de febrero 2019). La presente resolución tiene por objeto establecer los Estándares Mínimos del Sistema de Gestión de Seguridad y Salud en el Trabajo SG-SST para las personas naturales y jurídicas, articulo 2. También la resolución contempla y hace extensible que en todas las empresas ya sean públicas o privadas la higiene y el abastecimiento de agua potable es de obligatorio cumplimiento, además de tener en cuenta las mediciones ambientales como mecanismos de tranquilidad en caso de permanecer los parámetros esperados o tomar los correctivos en caso de salirse dichos valores de la norma, esto se describe a continuación: En el capítulo III de esta misma resolución hoja 18. Servicios de higiene: contar con un suministro permanente de agua potable, servicios sanitarios y mecanismos para disponer excretas y basuras. Hoja 20. Mediciones ambientales: Realizar mediciones ambientales de los riesgos prioritarios, provenientes de peligros químicos, físicos y/o biológicos. Hoja 21. Medidas de prevención y control frente a peligros/ riesgos identificados: Ejecutar las medidas de prevención y control con base en el resultado de la identificación de peligros, la evaluación y valoración de los riesgos (físicos, ergonómicos, biológicos, químicos, de seguridad, públicos, psicosociales, entre otros). Incluidos los prioritarios y estas se ejecutan acorde con el esquema de jerarquización, de ser factible priorizar la intervención en la fuente y en el medio. EL DECRETO 1072 (26 de mayo 2015). También prioriza en las mediciones ambientales en general presentado a continuación: Artículo 2.2.4.6.12. Documentación. (13) . Los programas de vigilancia epidemiológica de la salud de los trabajadores, incluidos los resultados de las mediciones ambientales y los perfiles de salud arrojados por los monitoreos biológicos, si esto último aplica según priorización de los riesgos. Artículo 2.2.4.6.15. Identificación de peligros, evaluación y valoración de los riesgos. El empleador o contratante debe aplicar una metodología que sea sistemática, que tenga alcance sobre todos los procesos y actividades rutinarias y no rutinarias internas o externas, máquinas y equipos, todos los centros de trabajo y todos los trabajadores 24 independientemente de su forma de contratación y vinculación, que le permita identificar los peligros y evaluar los riesgos en seguridad y salud en el trabajo, con el fin que pueda priorizarlos y establecer los controles necesarios, realizando mediciones ambientales cuando se requiera. La principal norma que rige el tema de calidad del agua en Colombia es La Resolución 2115 (22 de junio 2007), el Decreto 1575 de 2007 y la Resolución 0811 de 2008, por medio del cual se establece el sistema para la protección y control de la calidad del agua para consumo humano. RESOLUCIÓN 2115 (22 de junio 2007). Por medio de la cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano. CAPÍTULO II CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO ARTÍCULO 2º.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS. El agua para consumo humano no podrá sobrepasar los valores máximos aceptables para cada una de las características físicas. ARTÍCULO 4°. - POTENCIAL DE HIDRÓGENO. El valor para el potencial de hidrógeno pH del agua para consumo humano, deberá estar comprendido entre 6,5 y 9,0. ARTÍCULO 6º.- CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE SUSTANCIAS QUE TIENEN IMPLICACIONES SOBRE LA SALUD HUMANA. Las características código del punto de muestreo que debe ser de cuatro (4) cifras con una numeración consecutiva convenida entre la persona prestadora y la autoridad sanitaria y que no necesariamente representa el orden de toma de muestras. Nombre y código de la localidad, del municipio y del departamento según el Departamento Administrativo Nacional de Estadística – DANE. Nombre de la persona prestadora químicas del agua para consumo humano en relación con 25 los elementos, compuestos químicos y mezclas de compuestos químicos que tienen implicaciones sobre la salud humana. ARTÍCULO 7º.- CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS QUE TIENEN CONSECUENCIAS ECONÓMICAS E INDIRECTAS SOBRE LA SALUD HUMANA. Las características químicas del agua para consumo humano en relación con los elementos y compuestos químicos que tienen consecuencias económicas e indirectas sobre la salud. ARTÍCULO 9º.- CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE OTRAS SUSTANCIAS UTILIZADAS EN LA POTABILIZACIÓN. Además de lo señalado en los artículos 5°, 6º, 7° y 8° de la presente Resolución, dentro las características químicas del agua para consumo humano se deberán tener en cuenta los siguientes valores aceptables para otras sustancias químicas utilizadas en el tratamiento del agua, así: El valor aceptable del cloro residual libre en cualquier punto de la red de distribución del agua para consumo humano deberá estar comprendido entre 0,3 y 2,0 mg/L. La dosis de cloro por aplicar para la desinfección del agua y asegurar el residual libre debe resultar de pruebas frecuentes de demanda de cloro. CAPÍTULO III CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS ARTÍCULO 10º.- TÉCNICAS PARA REALIZAR ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS. Las técnicas aceptadas para realizar los análisis microbiológicos del agua para consumo humano son las siguientes: PARA ESCHERICHIA COLI Y COLIFORMES TOTALES: Filtración por membrana, Sustrato Definido, enzima sustrato y presencia - ausencia. 26 CAPÍTULO IV INSTRUMENTOS BÁSICOS PARA GARANTIZAR LA CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO ARTÍCULO 13º.- ÍNDICE DE RIESGO DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO – IRCA-. Para el cálculo del IRCA al que se refiere el artículo 12 del Decreto 1575 de 2007 se asignará el puntaje de riesgo a cada característica física, química y microbiológica por no cumplimiento de los valores aceptables establecidos en la presente Resolución. El valor del IRCA es cero (0) puntos cuando cumple con los valores aceptables para cada una de las características físicas, químicas y microbiológicas contempladas en la presente Resolución y cien puntos (100) para el más alto riesgo cuando no cumple ninguno de ellos. ARTÍCULO 15º.- CLASIFICACIÓN DEL NIVEL DE RIESGO. Teniendo en cuenta los resultados del IRCA por muestra y del IRCA mensual, se define la siguiente clasificación del nivel de riesgo del agua suministrada para el consumo humano por la persona prestadora y se señalan las acciones que debe realizar la autoridad sanitaria competente: Clasificación IRCA (%) Nivel de Riesgo IRCA por muestra (Notificaciones que adelantará la autoridad sanitaria de manera inmediata) IRCA mensual (Acciones) 80,1 - 100 INVIABLE SANITARIA MENTE Informar a la persona prestadora, al COVE, Alcalde, Gobernador, SSPD, MPS, INS, MAVDT, Contraloría General y Procuraduría General. Agua no apta para consumo humano, gestión directa de acuerdo a su competencia de la persona prestadora, alcaldes, gobernadores y entidades del orden nacional. 35,1 - 80 ALTO Informar a la persona prestadora, COVE, alcalde, Gobernador y a la SSPD. Agua no apta para consumo humano, gestión directa de acuerdo a su competencia de la ~ 35 ~ Clasificación IRCA (%) Nivel de Riesgo IRCA por muestra (Notificaciones que adelantará la autoridad sanitaria de manera inmediata) IRCA mensual (Acciones) persona prestadora y de los alcaldes y gobernadores respectivos. 14,1 - 35 MEDIO Informar a la persona prestadora, COVE, alcalde y gobernador. Agua no apta para consumo humano, gestión directa de la persona prestadora. 5,1 - 14 BAJO Informar a la persona prestadora y al 27 COVE. Agua no apta para consumo humano, susceptible de mejoramiento. 0 - 5 SIN RIESGO Continuar el control y la vigilancia. Agua apta para consumo humano. Continuar vigilancia. TABLA 1: Clasificación del nivel de riesgo en salud según el IRCA por muestra y el IRCA mensual y acciones que deben adelantarse12. DECRETO 1575 (9 de mayo 2007). Por medio de la cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano. CAPÍTULO II CARACTERÍSTICAS Y CRITERIOS DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO ARTÍCULO 3º.- CARACTERÍSTICAS DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO. Las características físicas, químicas y microbiológicas, que puedan afectar directa o indirectamente la salud humana, así como los criterios y valores máximos aceptables que debe cumplir el agua para el consumo humano, serán determinados por los Ministerios de la Protección Social y de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial en un plazo no mayor a un (1) mes contado a partir de la fecha de publicación del presente decreto. Para tal efecto, definirán, entre otros, los elementos, compuestos químicos y mezclas de compuestos químicos y otros aspectos que puedan tener un efecto adverso o implicaciones directas o indirectas en la salud humana, buscando la racionalización de costos, así como las técnicas para realizar los análisis microbiológicos y adoptarán las definiciones sobre la materia. CAPÍTULO III RESPONSABLES DEL CONTROL Y VIGILANCIA PARA GARANTIZAR LA CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO 12 Resolución 2115 de 2007. Ministerio de la Protección Social. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. 28 ARTÍCULO 4º.- RESPONSABLES. La implementación y desarrollo de las actividades de control y calidad del agua para consumo humano, será responsabilidad de los Ministerios de la Protección Social y de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios, el Instituto Nacional de Salud, las Direcciones Departamentales Distritales y Municipales de Salud, las personas prestadoras que suministran o distribuyen agua para consumo humano y los usuarios13. RESOLUCIÓN 0811 (5 de marzo 2008). Por medio de la cual se definen los lineamientos a partir de los cuales la autoridad sanitaria y las personas prestadoras, concertadamente definirán en su área de influencia los lugares y puntos de muestreo para el control y la vigilancia de la calidad del agua para consumo humano en la red de distribución. Artículo 2°. Criterios para puntos de recolección de muestras en red de distribución. La localización de los puntos de recolección de las muestras de agua para consumo humano en la red de distribución deberá determinarse, de común acuerdo, entre las personas prestadoras y la respectiva autoridad sanitaria de los departamentos, distritos o municipios, con base en los planos del sistema de distribución de acueducto o el catastro de la red de distribución y del conocimiento que se tenga de la misma. Artículo 6°. Materialización de los puntos de muestreo. La materialización de los puntos de muestreo siguiendo los criterios de localización definidos en el artículo 2° de la presente resolución, la hará la persona prestadora mediante la instalación de los accesorios requeridos a la tubería de distribución en el sitio seleccionado. Deberán tener en cuenta para el detalle de su construcción, que el dispositivo de recolección de agua quede localizado en un sitio de fácil acceso sobre área pública o privada y con drenaje apropiado para evitar encharcamiento. La estructura externa de protección deberá ser diseñada de tal manera que le garantice al personal que recolecta la muestra, seguridad y comodidad; como 13 Decreto 475 de 1998. Presidencia de la Republica de Colombia. Ministerio de Salud Pública. 29 también se deberá proveer de los elementos de identificación y protección para evitar el mal uso que le puedan dar terceras personas a esta instalación. Parágrafo. Durante los plazos previstos en este artículo para construir los puntos de recolección de las muestras y, en el caso que no sea posible recoger las muestras en la red de distribución de los puntos concertados, se podrá recolectar muestras en acometidas o en las instalaciones intradomiciliarias de las viviendas más cercanas al punto seleccionado; antes de cualquier tanque de almacenamiento intradomiciliario, o sistema de elevación. Estos puntos serán válidos para efectos de control y vigilancia de la autoridad sanitaria, sin perjuicio de las acciones que en desarrollo de las funciones propias de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios se decidan adoptar en el marco de la normatividad de servicios públicos14. 4.5 Marco ético La presente investigación que se llevará a cabo en Institución de Educación Superior, no afectará los principios éticos de la institución ni la integridad de las personas que ocupan el Campus. 4.6 Marco contextual La Institución de Educación Superior tiene su sede en Cali, capital del departamento del Valle del Cauca, una de las regiones de mayor desarrollo industrial en Colombia conocida por su alta capacidad de exportación de azúcar de caña a nivel internacional. Son unas tierras muy fértiles donde se encuentran grandes empresas agrícolas. 14 Resolución 0811 de 2008. Ministerio de la Protección Social. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. 30 A la fecha, la Institución de Educación Superior cuenta con 31 mil estudiantes, más de 100 mil egresados, 276 programas académicos, de los cuales, 146 son de pregrado y 130 de posgrado. Su proporción de programas de pregrado con acreditación de alta calidad es de las más altas de Colombia y además cuenta con doctorados en Ciencias Naturales y Exactas, Salud, Ingeniería, Humanidades, Ciencias Socioeconómicas, Educación, Administración y Psicología, entre otras áreas del conocimiento. La sede Meléndez de la Institución de Educación Superior comprende un lote de 1.000.000 m2, con un área construida de 164.469,35 m2 correspondiente a 56 edificios. La Institución de Educación Superior cuenta con un total de 1.386.777 m2 de lotes, dónde la sede Meléndez ostenta un poco más de las dos terceras partes con un 72,1% (1,000,000 m2) del área total lotes, le sigue las sedes regionales con 24,8% y en último lugar la sede de San Fernando con un 3,1% de las áreas de los lotes. La Institución de Educación Superior cuenta con un total de 229.173 m2 de área construida para un promedio de 28.000 estudiantes que se ha mantenido relativamente constante en la última década, cuando en el plan de desarrollo físico se proyectaba un área total construida de edificios de 221.133 m2 para una población de estudiantes entre los 12.000 y 16.000, evidenciando un déficit de área actual construida dado el alto número de estudiantes. 31 4.7 Marco metodológico 4.7.1 Tipo de investigación El tipo de diseño de esta investigación, fue de tipo longitudinal, porque se recolectaron los datos directamente de la fuente en varios puntos de la Institución de Educación Superior en el tiempo, también es de tipo cuantitativo, porque permitió obtener resultados concretos al medir los niveles de cloro residual libre en el agua, análisis que luego fue representado en valores numéricos y sobre los cuales se llevó a cabo una evaluación de dichos muestreos. 4.7.2 Muestra Para la descripción de los niveles de cloro residual libre en la red de distribución de agua potable en una Institución de Educación Superior en la ciudad de Cali, se utilizó el método DPD (Dietil-P-fenil-en-Diamina) descrito en el manual de procedimientos para análisis de aguas propuesto por la Institución de Educación Superior. La escogencia del método se basó, además de las referencias académicas, en los siguientes criterios: -Requerimientos del acueducto municipal. -El método DPD presenta una alta factibilidad que lo hace aplicable para los diagnósticos en campo y adecuado para la determinación del cloro residual. El método DPD es fácil de usar y no requiere equipamiento instrumental. Los demás métodos, diferentes al DPD, implican costos de operación desfavorables para su aplicación en campo. 4.7.3 Procedimiento -Se toma el equipo comparador de cloro residual. -En una celda se agregan 10 mL de agua a analizar, previamente se limpia con un paño suave la celda y posteriormente se agrega 5 gotas de DPD 1 y 5 gotas de DPD 2. 32 -Se mezcla suavemente hasta que desaparezcan las partículas del reactivo o haya una buena homogenización. - El resultado aparecerá en mg/L de Cl2 o cloro residual libre. -Se lee la concentración de cloro residual libre dada por el equipo y se registra el valor encontrado con una cifra decimales en el formato correspondiente. -No es necesario realizar ningún cálculo, simplemente reportar el valor de mg/L de cloro residual libre leído en el equipo. Para evaluar la calidad del agua se tomaron cuatro puntos de la red de distribución dentro del área de Institución de Educación Superior. La toma de muestras se realizó durante siete semanas de lunes a viernes (exceptuando los festivos), desde julio 22 hasta septiembre 6 del 2019. Para la toma de las muestras se establecieron 4 puntos específicos dentro de la Institución de Educación Superior así: P1: Centro Deportivo Universitario P2: Cafetería Central P3: Facultad de Artes integradas P4: Escuela de Ingeniería Química 33 Figura 2. Mapa general de la Institución de Educación Superior Fuente: Archivo Planeación Física de la Institución de Educación Superior (2004). A continuación, se presentan los cuatro puntos (P1, P2, P3 y P4) establecidos, donde se registraron las muestras de cloro residual libre. 34 Figura 3. Puntos de la toma de muestras P1: Centro Deportivo Universitario P3: Facultad de Artes integradas P2: Cafetería Central P4: Escuela de Ingeniería Química Fuente: Elaboración propia. Las muestras se registraron diariamente en los diferentes puntos de forma aleatoria y cada dato se consignó en una bitácora. A continuación, se presenta la ubicación geográfica de los lugares de muestreo (ver Figura 4). 35 Figura 4. Ubicación geográfica de los lugares de muestreo Fuente: Institución de Educación Superior (2014). 4.7.4 Técnicas e instrumentos de recolección de la información Para la elaboración del presente proyecto se llevó a cabo la metodología en las siguientes etapas las cuales se describen a continuación: Etapa I Búsqueda y revisión bibliográfica Se realizó la búsqueda bibliográfica de artículos, libros y temas relacionados con el agua, para recolectar información y así construir los marcos referenciales, los resultados, la discusión y las conclusiones del trabajo de grado. Etapa II Recolección de información Se realizaron tomas de datos de cloro residual libre, en cuatro puntos de la red de distribución dentro del área de Institución de Educación Superior. 36 Etapa III Resultados, Discusión y Conclusiones Se analizó la información obtenida experimentalmente y se reportaron los resultados durante todo el proceso de trabajo. Posteriormente, se compararon los resultados obtenidos del análisis físico-químico con la literatura pertinente, para construir la discusión y conclusiones del trabajo. Etapa IV Divulgación y entrega final Se realizará una ponencia oral para realizar la divulgación de resultados obtenidos y se entregará el documento final de trabajo de grado. 4.7.5 Análisis de la información La información recopilada fue captada directamente por el autor del trabajo; las muestras físico-químicas que se tomaron fueron objeto de su respectivo análisis y posteriormente se comparó con los valores aceptables contemplados en la Resolución 2115 de 2007. 37 5. RESULTADOS El monitoreo de la red de distribución de agua potable, procedió con la toma y valoración de muestras en los sitios antes mencionados, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones que llevaron a obtener los siguientes resultados. Gráfica 1. Datos por semana dentro del valor aceptable del cloro residual libre. Punto 1. Centro Deportivo Universitario Fuente: Elaboración propia. Tabla 3. Registro de cloro residual libre en P1 durante 7 semanas P1. CENTRO DEPORTIVO UNIVERSITARIO Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Promedio Promedio Total SEMANA 1 (mg/L) SEMANA 2 (mg/L) SEMANA 3 (mg/L) SEMANA 4 (mg/L) 1,2 1 1,2 1 1 1,1 1 0,4 1,4 1,2 1 1 1 0,5 1,2 1 1,4 1 1 1,1 1 1,2 0,9 SEMANA 5 (mg/L) SEMANA 6 (mg/L) SEMANA 7 (mg/L) 1,2 1,6 1 1,5 1,3 1 1 1 1,2 1,2 1,1 1 1,2 1,2 1 1 1,1 1,1 mg/L 38 En la Gráfica 1 y en la tabla 3 se evidencia la totalidad de las muestras valoradas hasta la séptima semana en el punto P1 (Centro Deportivo Universitario). De los datos, se puede decir que el valor menor de cloro residual libre es de 0,4 mg/L, a su vez el valor más alto es de 1,6 mg/L. Además, se realizó un promedio de cloro residual libre por cada semana y se encontró que los valores oscilaron dentro de los valores adecuados según la Resolución 2115 de 2007 (ver Tabla 3). Finalmente, se realizó un promedio total para los registros de la zona P1 y se encontró que el valor de cloro residual libre es de 1,1 mg/L, lo cual indica que este valor también está dentro del rango aceptable según la misma Resolución, para el agua potable y, por ende, ésta es saludable y consumible. Gráfica 2. Datos por semana dentro del valor aceptable del cloro residual libre. Punto 2. Cafetería Central Fuente: Elaboración propia 39 Tabla 4. Registro de cloro residual libre en P2 durante 7 semanas P2 CAFETERIA CENTRAL Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Promedio SEMANA 1 (mg/L) SEMANA 2 (mg/L) SEMANA 3 (mg/L) SEMANA 4 (mg/L) SEMANA 5 (mg/L) SEMANA 6 (mg/L) SEMANA 7 (mg/L) 1 0,5 1,4 0,5 1 0,9 1,4 1 1 0,8 1 1,04 1,2 1 1 1 1,2 0,5 1 0,9 1 1,2 1 1 1,1 1 1,2 0,5 1,2 1,4 1,1 0,8 1 1,4 0,5 1 0,9 1,4 0,8 1,1 Promedio Total 1,0 mg/L Se registraron la totalidad de los datos de las muestras (ver Gráfica 2 y Tabla 4) durante siete semanas en la zona P2 (Cafetería Central). De los datos, se puede decir que el menor valor de cloro residual libre es de 0,5 mg/L y el más alto es de 1,4 mg/L. También, se realizó un promedio de cloro residual libre por cada semana y se encontró que los valores fluctuaron dentro de lo estándar bajo la Resolución 2115 de 2007 (ver Tabla 4). Finalmente, se realizó un promedio total para los registros de la zona P2 y se encontró que el valor de cloro residual libre es de 1,0 mg/L, lo que indica que éste, también está dentro del rango aceptable según la Resolución 2115 de 2007 para el agua potable y por tanto es consumible. Sin embargo, a pesar de que los valores registrados están en los límites aceptables, éstos deberían estar más cercanos al límite superior (2 mg/L); puesto que este punto es uno de los más importantes de todos, pues allí se toma el agua potable para la elaboración de alimentos para la comunidad universitaria15. 15 En la Cafetería Central se suministran a diario un total de 5300 almuerzos. 40 Gráfica 3. Datos por semana dentro del valor aceptable del cloro residual libre. Punto 3. Facultad de Artes Integradas Fuente: Elaboración propia. Tabla 5. Registro de cloro residual libre en P3 durante 7 semanas P3. FACULTAD DE ARTES INTEGRADAS Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Promedio Promedio Total SEMANA 1 (mg/L) SEMANA 2 (mg/L) SEMANA 3 (mg/L) SEMANA 4 (mg/L) 1 1,2 0,8 1 1,2 1,0 1,2 1 0,8 1 1,2 1,04 0,8 1 1 1,2 1,2 1,5 0,5 1,1 1 1,2 1,0 SEMANA 5 (mg/L) SEMANA 6 (mg/L) SEMANA 7 (mg/L) 1 1,2 0,8 1,2 1,1 1 0,8 1 1 1,2 1,0 0,5 0,8 1 0,8 0,5 0,7 0,99 mg/L En la Gráfica 3 y en la Tabla 5 se evidencia la totalidad de las muestras valoradas hasta la séptima semana en el punto P3 (Facultad de Artes Integradas). De lo anterior, se puede decir que el valor menor de cloro residual libre es de 0,5 mg/L y el mayor es de 1,5 mg/L. 41 Adicionalmente, se realizó un promedio de cloro residual libre por cada semana y se encontró que los valores oscilaron según lo establecido por la Resolución 2115 de 2007 (ver Tabla 5). Finalmente, se realizó un promedio total para los registros de la zona P3 y se encontró que el valor de cloro residual libre es de 0,99 mg/L. De acuerdo a la Resolución vigente, este valor está dentro del intervalo que indica la potabilidad del agua. Gráfica 4. Datos por semana dentro del valor aceptable del cloro residual libre. Punto 4. Escuela de Ingeniería Química Fuente: Elaboración propia. Tabla 6. Registro de cloro residual libre en P4 durante 7 semanas P4. ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Promedio Promedio Total SEMANA 1 (mg/L) SEMANA 2 (mg/L) SEMANA 3 (mg/L) SEMANA 4 (mg/L) 0,5 1 1,4 0,5 1 0,9 1 0,5 1,2 0,5 0,5 0,74 1 1,2 1 1,4 1 1,2 0,8 1,1 0,5 1 0,9 SEMANA 5 (mg/L) SEMANA 6 (mg/L) SEMANA 7 (mg/L) 1,4 1 1 1 1,1 0,5 0,5 1 0,5 0,5 0,6 1 1 1 1 1 1,0 0,90 mg/L 42 En la Gráfica 4 y en la Tabla 6 se registraron los valores las muestras, durante siete semanas en el punto P4 (Escuela de Ingeniería Química). De lo anterior, se deduce que el valor con menor registro de cloro residual libre es de 0,5 mg/L, a su vez el valor más alto es de 1,4 mg/L. Igualmente, se realizó un promedio de cloro residual libre por cada semana y se encontró que los valores fluctuaron de acuerdo con la Resolución 2115 de 2007 (ver Tabla 6). Finalmente, se realizó un promedio total de cloro residual libre para los registros de la zona P4 y se encontró que fue de 0,90 mg/L, lo cual indica que dicho resultado también está dentro del rango aceptable según la Resolución anteriormente nombrada y, que el agua de la ciudadela universitaria, es potable y por ende consumible. 5.1 Análisis Estadístico En la tabla 7 se construyeron los intervalos de confianza del 95% para las muestras de agua tomadas en la Institución de Educación Superior, el análisis por semana permite determinar la estabilidad de la pureza del agua en el tiempo, al evaluar los límites inferior y superior de los intervalos se observa que durante las siete semanas de evaluación los contenidos de cloro residual se mantuvieron dentro de los límites permitidos 0.3 a 2.0 mg/L, el contenido más bajo de cloro residual libre promedio se obtuvo en la semana seis con 0.6 mg/L en P4 y el más alto en la semana cinco de 1.3 mg/L de cloro residual libre en P1. Tabla 7. Intervalos de confianza para el contenido de cloro residual por semana en agua de la Institución de Educación Superior. Semana 1 2 3 4 5 6 7 n 20 20 16 20 16 20 20 Media (mg/L) 0.97 0.96 0.99 1.06 1.13 0.94 0.94 Desviación estándar (mg/L) 0.281 0.293 0.245 0.256 0.215 0.287 0.232 Intervalo de confianza del 95% Límite inferior Límite superior (mg/L) (mg/L) T tabulado 0.83 1.10 2.093 0.82 1.10 2.093 0.86 1.12 2.134 0.94 1.18 2.093 1.02 1.24 2.134 0.81 1.07 2.093 0.83 1.05 2.093 43 La fórmula para construir el intervalo de confianza del 95% está dada por: Donde: es el promedio de cloro residual en la muestra s es la desviación estándar de la muestra n es el número de muestras utilizadas para calcular el promedio. es el valor de la tabla t de Student a un nivel de confianza de (1-α/2) % y n-1 grados de libertad Para corroborar estadísticamente los resultados encontrados en los intervalos se realizaron dos pruebas de hipótesis, en la primera se trata de demostrar si el contenido promedio de cloro es superior al límite permitido inferior (0.3 mg/L) y si ese mismo promedio a su vez es inferior estadísticamente el límite superior (2.0 mg/L), Las hipótesis planteadas fueron: El estadístico de prueba para desarrollar dichas pruebas es: Donde: es el promedio de cloro residual en la muestra µ es el promedio hipotético (0.3 y 2.0) s es la desviación estándar de la muestra n es el número de muestras utilizadas para calcular el promedio. El criterio de decisión utilizado para la prueba de hipótesis está determinado por: 44 Se rechaza H0 si el Tc > T(0.05,n-1) Esto significa que se rechaza la hipótesis nula si el valor t calculado es mayor al t tabulado, el valor t tabulado se ubica en la tabla t de Student, con un nivel de significancia del 2.5% y los grados de libertad n-1. Tabla 8. Valores t calculado y decisión tomada en las hipótesis para el contenido de cloro residual semanal Semana 1 2 3 4 5 6 7 T calculado 10.7 10.0 11.2 13.2 15.5 9.9 12.2 Decisión Rechazo H0 Rechazo H0 Rechazo H0 Rechazo H0 Rechazo H0 Rechazo H0 Rechazo H0 T calculado -16.4 -16.0 -16.6 -16.5 -16.2 -16.6 -20.5 Decisión Rechazo H0 Rechazo H0 Rechazo H0 Rechazo H0 Rechazo H0 Rechazo H0 Rechazo H0 En la tabla 8 se puede observar que en cada una de las semanas se rechazó la hipótesis nula en las dos hipótesis planteadas, lo que significa que los promedios de cloro residual dentro de la Institución de Educación Superior están dentro de los límites permitidos por la norma de salud. 45 Gráfico 5. Comportamiento del contenido promedio de cloro por punto de evaluación El grafico anterior, muestra que los contenidos de cloro en los cuatro puntos de evaluación promedio presentan en las siete semanas una fluctuación desde 0.6 mg/L hasta 1.4 mg/L y esta fluctuación siempre se encuentra lejana de los limites inferior y superior de la norma de salud, lo que indica que el agua de la Institución es potable y puede ser consumida por los humanos. Sabiendo que los contenidos de cloro residual están dentro de los límites permitidos por la norma, se realiza un análisis estadístico entre los puntos de evaluación. Tabla 9. Intervalos de confianza para el contenido promedio de cloro residual en los cuatro puntos de evaluación dentro de una Institución de Educación Superior. Punto de evaluación P1 (CDU) P2 (CENTRAL) P3 (FAI) P4 (EIQ) n 33 33 33 33 Desviación Media estándar (mg/L) (mg/L) 0.231 1.08 0.272 1.00 0.229 0.99 0.295 0.90 Intervalo de confianza del 95% Límite Límite Inferior superior (mg/L) (mg/L) 1.00 1.17 0.90 1.09 0.91 1.09 0.79 1.00 F T tabulada tabulada 2.025 2.295 2.025 2.295 2.025 2.295 2.025 2.295 46 Los promedios muestran que el P1 (CDU) tiene un contenido promedio superior a los otros tres sitios, y que los promedios más bajos de cloro residual se encuentran en P4 (EIQ). Para realizar las comparaciones de los contenidos promedio de cloro entre los puntos de evaluación se deben realizaran hipótesis por parejas de puntos, para comparar cada pareja de puntos se realizan dos tipos de hipótesis. En una primera hipótesis se comparan las varianzas, esto es: El estadístico de prueba para esta hipótesis es: La hipótesis nula se rechaza si el Fc > F(α/2,n-1,n-1) La segunda hipótesis compara los promedios de los dos puntos d evaluación es: El estadístico de prueba es: Y La hipótesis nula se rechaza si el Tc > t(0.025, n1 + n2 -2) 47 Tabla 10. Prueba de hipótesis para comparar los promedios de cloro residual entre los puntos de evaluación Hipótesis de varianzas Hipótesis de medias Comparaciones F calculada Decisión T calculada Decisión CDU – CENTRAL 0.72 Acepto Ho 1.42 Acepto Ho CDU – EIQ 0.61 Acepto Ho 2.88 Rechazo Ho CDU – FAI 1.02 Acepto Ho 1.71 Acepto Ho CENTRAL – EIQ 0.85 Acepto Ho 1.43 Acepto Ho CENTRAL – FAI 1.41 Acepto Ho 0.15 Acepto Ho EIQ – FAI 1.67 Acepto Ho -1.40 Acepto Ho Los resultados de la tabla 10, muestran que la variabilidad de las muestras de cloro residual en los cuatro puntos de evaluación es igual, mientras que la prueba de comparación de medias muestra que solo existe diferencia estadística significativa entre las muestras del CDU y las de EIQ, presentándose un mayor contenido de cloro residual en el CDU. 48 6. DISCUSIÓN En la investigación Plan de Seguridad del Agua para el Campus Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional Autónoma de México, se presentan los resultados obtenidos en el diagnóstico del sistema de abastecimiento de agua potable en la Ciudad Universitaria (CU) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), desde su captación hasta quienes la consumen, con la aplicación de la metodología de la Organización Mundial de la Salud (OMS) denominada Planes de Seguridad de Agua (PSA). Esta metodología se enfoca a la minimización de la contaminación de fuentes de agua mediante medidas de prevención y tratamiento durante el almacenamiento, la distribución y la manipulación a nivel dependencias, institutos y facultades dentro de CU, con objeto de garantizar sistemáticamente la seguridad y la aceptabilidad del agua para consumo humano. En esta investigación se realizaron mediciones de cloro residual libre en los 64 Depósitos del donde se recoge y conserva el agua en el Campus Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional Autónoma de México. Como resultado se detectaron 7 depósitos que no cumplen en ninguno de los 5 monitoreos mensuales realizados con los límites establecidos por la norma en cuanto al cloro libre residual. Tabla 11. Depósitos que no cumplen en ninguno de los 5 monitoreos realizados con los límites establecidos por la norma en cuanto al cloro libre residual 1 2 3 4 5 6 7 Deposito Facultad de Química Facultad de Medicina, Cafetería Relaciones Laborales, aulas Dirección general de incorporación y revalidación de estudios Subdirección de registro de aspirantes Fomento editorial Almacenes de la puerta 4. Av. del Imán Mayo 0.03 0.01 0.01 0.15 Agosto 0.00 0.00 0.00 0.00 Septiembre 0.00 0.24 0.00 0.00 Octubre 0.00 0.03 0.00 0.00 Noviembre 0.00 0.01 0.00 0.00 0.02 0.05 0.02 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.10 0.00 0.01 0.01 0.00 0.02 0.04 Fuente: Marini, E. Plan de Seguridad del Agua para el Campus Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional Autónoma de México. Universidad Nacional Autónoma de México. Programa de Maestría y Doctorado en Ingeniería.2012. 49 Las variaciones que se tienen en los niveles de cloro residual, aún en el agua de aquellos depósitos que pertenecen al mismo sector hidráulico, son atribuibles a las condiciones de limpieza, operación y uso de las mismas, así como a las fluctuaciones de cloro residual en la red de distribución. Se puede concluir que el agua de los depósitos que operan bajo condiciones normales no cumple con los requerimientos de norma con respecto a los niveles de cloro. Con este análisis se estableció que los sectores hidráulicos con mayor riesgo son el depósito 1, 2, 4, 5 y 7, todos abastecidos por los tanques llamados vivero alto y multifamiliar, lo que conlleva a pensar que el problema se encuentra en el almacenamiento y que debe darse capacitación al personal involucrado en el servicio de agua potable por cada dependencia, instituto y facultad de Ciudad Universitaria. Esta investigación propuso a la UNAM que se adopte el Plan de Seguridad del Agua aquí desarrollado y establezcan un proceso de mejora continua del sistema de abastecimiento de agua en Ciudad Universitaria, con objeto de garantizar en todo momento la calidad y la cantidad de agua que llega al consumidor dentro del campus. En el estudio Control y Seguimiento a la Calidad del Agua de la Empresa de Servicios Tribunas Córcega (E.S.P) de la Ciudad de Pereira, se muestra en forma clara y precisa acerca del proceso de potabilización del agua que se lleva a cabo en la Empresa de Servicios Tribunas Córcega (ESPTRI), para el abastecimiento de esta a los aproximadamente 20.000 habitantes del área. En este estudio, se realizó un seguimiento durante 8 meses a la calidad del agua suministrada por dicha empresa dentro de la actividad normal de la planta, con el fin de corregir las falencias que se estaban presentando durante el tratamiento y estaban afectando directamente a todos los usuarios que son abastecidos por dicho acueducto. 50 Durante el seguimiento, se realizaron mediciones de cloro residual libre, las cuales ayudaron a establecer la dosificación adecuada para el proceso de desinfección del agua y, de esta manera, lograr que los resultados de los análisis tanto microbiológicos como fisicoquímicos se regularan dentro del rango permitido por la Resolución 2115 de 2007, la Resolución 0811 de 2008 y el Decreto 1575 de 2007 normatividad para el agua tratada. Se procedió a realizar tomas de muestras en cada uno de los puntos de la red de distribución, desde el tanque Nº 2 hasta el tanque Nº 7. Los análisis para el residual de cloro se iniciaron en el mes de febrero del año 2010. Los resultados obtenidos se muestran de la siguiente manera, para cada uno de los 6 tanques evaluados: Gráfica 6. Comportamiento del cloro residual desde el mes de febrero hasta el mes de mayo de 2010 en la red de distribución de la Empresa de Servicios Tribunas Córcega Fuente: Jiménez, A. Control y Seguimiento a la Calidad del Agua de la Empresa de Servicios Tribunas Córcega (E.S.P) de la Ciudad de Pereira. Universidad Tecnológica de Pereira. Facultad de Tecnología. Escuela de Química. Programa de Tecnología Química. Pereira. 2011. Se evidencia como el cloro residual fue aumentando su concentración desde el mes de febrero hasta el mes de mayo, de una manera considerable, obteniéndose un valor mayor en el tanque Nº 2. En el mes de febrero y marzo se obtuvo un rango aproximado de 0.5 a 0.8 51 mg/L, mientras que para el mes de abril y mayo el rango se incrementó de 1.1 a 1.6 mg/L aproximadamente, realizando con ello mayor protección del agua contra los microorganismos. En estos resultados se puede ver que desde el mes de abril se comenzaron a ver los resultados positivos para los análisis microbiológicos del agua. En el estudio Evaluación de la Calidad del Agua y Formulación de Alternativas de Mejora en el Sistema de Tratamiento de Agua Potable Suministrada por la Empresa Acosmi del Barrio San Miguel I Etapa del Municipio de Rio de Oro-Cesar, se planteó con el ánimo de Evaluar el sistema de tratamiento del agua para consumo humano, que suministra el Acueducto Comunitario del barrio a sus 453 usuarios aproximadamente; mediante salidas de campo a la bocatoma y a la planta de tratamiento, generando posibles alternativas de mejora en el sistema con el fin de brindar una mejor calidad de agua y evitar posibles riesgos de enfermedades a la comunidad beneficiada. Tabla 12. Parámetros evaluados de cloro residual libre para el agua potable Parámetro CLORO RESIDUAL LIBRE Res 2115 de 2007 0.3-2.0 Salida de la planta 0.03 Barrio san Miguel 0.0 Barrio san Miguel (carretera central) 0.0 De acuerdo con la Resolución 2115 de 2007, en lo que respecta a las características fisicoquímicas del agua potable, se muestra que el acueducto comunitario San Miguel I etapa (ACOSMI) no cumple con algunos parámetros, tales como turbiedad, cloro residual libre en los 3 puntos antes mencionados. Este estudio pudo concluir que el tanque de almacenamiento no es el indicado para la realización de la mezcla del cloro con el agua, debido a que el nivel del agua varía constantemente y por tanto, no retiene el flujo durante el tiempo requerido para que el cloro reaccione y para lograr una desinfección efectiva del agua. 52 En el presente estudio: Modelación computacional y validación en campo de los coeficientes de reacción del cloro en un sistema de abastecimiento de agua potable: caso de estudio Líbano Tolima, se aprecia que se realizó un análisis del comportamiento del cloro en cinco tuberías seleccionadas aleatoriamente en todo el sector para conocer su comportamiento; se evidenció que presentan un comportamiento parecido entre sí y que el cloro residual libre reacciona de acuerdo al consumo; esto se demuestra con la gráfica del balance de caudales, donde el comportamiento es muy similar al del cloro, es decir que en los picos más altos de consumo, también se presentan los más altos de cloro, en las horas donde no hay consumo el cloro decae de manera justificable por su permanencia en la red, reacciona con las paredes de la tubería y esto genera dicha disminución. El estudio enfatiza que el cloro tiene influencia con el consumo, pues en horas donde hay poco consumo el cloro tiende a disminuir por permanecer en contacto con la pared de la tubería, además, la concentración de cloro no se estabiliza en un valor concreto, sino que fluctúa a lo largo del día entre un valor mínimo y un valor máximo, como sucedió en el presente trabajo de investigación, donde los valores se encuentran dentro de la norma pero al tomarse en horas indistintas durante el día, los valores de cloro residual oscilan constantemente. En la figura del contorno (Figura 5), se visualiza las zonas de acuerdo a los niveles de cloro, indicando que la mayoría de la red se encuentra por encima de 0.3 mg/L cumpliendo con el rango minino permisible según la norma. Sin embargo, existen unos puntos que se encuentran por debajo de dicho valor, por en el caso del cloro el decaimiento obedece a numerosos factores difícilmente cuantificables, como las características propias del agua transportada. 53 Figura 5. Contorno niveles de Cloro Adicional para conocer el porcentaje de cloro residual en la red se tomaron 2 muestras de agua en recipientes de vidrio, estas muestras se llevaron a la planta de tratamiento y con la ayuda de un colorímetro digital se obtuvo la información de que a la hora de la toma de la muestra (08:00am), en la zona del barrio, el agua contenía un 0.88 mg/L y 0.80 mg/L de cloro, como se evidencia en la figura 6, mientras que la medición para el cloro en el agua de salida de la planta de tratamiento es de 1.26 mg/L, lo que indica que hay una disminución o perdida de cloro durante su recorrido por la red. 54 Figura 6. Ubicación puntos de muestra de cloro. 55 7. CONCLUSIONES • Para medir los valores de cloro residual libre se utilizó el método DPD (Dietil-Pfenil-en-Diamina), debido a que es un método útil y funcional para determinar concentraciones de cloro residual libre, es sencillo, confiable y además económico, porque este químico reacciona en pocos segundos, lo que permitió obtener un resultado de manera instantánea. • Se establecieron 4 puntos fijos de registro de toma de muestras de cloro residual libre, en la red de distribución de agua potable de una Institución de Educación Superior. Los puntos fueron P1(Centro Deportivo Universitario); P2(Cafetería Central); P3 (Facultad de Artes Integradas) y P4(Escuela de Ingeniería Química). Dichos puntos escogidos fueron estratégicos para evaluar la calidad del agua dentro de la red de acueducto en cuanto al cloro residual libre, porque se tomó un muestreo desde la entrada de la institución, hasta algunos puntos internos de la red de acueducto de la misma, los cuales ofrecieron resultados óptimos, que indican un agua es potable y saludable en cualquier parte que se decida consumir. • Se pudieron establecer los niveles de cloro residual libre de la entrada y puntos internos de la red de distribución a través del medidor de cloro. De acuerdo a los resultados, se puede decir que los niveles de todos los puntos de registro están en el rango permitido de acuerdo a la Resolución 2115 de 2007 y el Decreto 1575 de 2007. Encontrando el menor valor en la zona P1 de 0.4 y el mayor rango de cloro residual libre se encontró en la zona P1 con un valor de 1.6. Además, al realizar el promedio de los datos, se corrobora que la zona con mayor contenido de cloro residual libre es el Centro Deportivo Universitario (P1), debido a que es la zona más cercana de la entrada de agua potable de la red externa. Y en los demás puntos, especialmente en la zona P3 y P4, dónde es menor el movimiento de flujo de agua y son zonas más distantes de red de alimentación externa, se evidencia una pérdida de 56 cloro residual libre a través del tiempo, debido a que la misma masa de agua se mantiene por mayor tiempo en la red y en estas zonas el consumo de agua es menor. 57 8. BIBLIOGRAFIA Academia Nacional de Ciencias, Washington DC, USA, Volumen 1, 1989. Comportamiento del Cloro en el agua. Disponible en: http://cidbimena.desastres.hn/docum/crid/CD_Agua/pdf/spa/doc14587/doc14587-c.pdf Decreto 475 de 1998. Presidencia de la Republica de Colombia. Ministerio de Salud Pública. Por medio de la cual se expiden normas técnicas de calidad del agua potable. 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