santos etal riobogota

7/26/2019 Santos Etal RioBogota

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Determinacin de los lmites de calidad de agua para mltiples usos del roBogot

Tania F. Santos ([email protected]) y Luis A. Camacho([email protected])

Departamento de Ingeniera Civil y Ambiental, Universidad de los AndesCarrera 1 N 18A 12, Bogot, Colombia ((57-1) 332 43 12/14/15)

ResumenLa cuenca del ro Bogot es la principal zona de asentamiento de poblacin ydesarrollo econmico de Colombia. La creciente poblacin en los grandes centrosurbanos y en las poblaciones vecinas de mediano y de menor tamao en la cuenca hagenerado una alta presin por la utilizacin del recurso hdrico para el abastecimientode agua potable, la generacin hidroelctrica y el riego agrcola. Adicionalmente, elro Bogot es el principal receptor de las aguas residuales municipales e industrialescontaminadas sin suficiente tratamiento, razn por la cual, es actualmente uno de los

ros ms contaminados del mundo. En este artculo se presenta un resumen de lasmediciones y los anlisis de los conflictos uso versus calidad del agua del ro Bogotutilizando los datos tomados en en el marco de un Convenio Interinstitucional entre laEmpresa de Acueducto y alcantarillado de Bogot y la Universidad Nacional deColombia (2010). Se calcularon dos ndices de calidad de agua para analizar elcomportamiento de la contaminacin en la cuenca. El primero es el ndice Holandsrelacionado con determinantes convencionales de oxgeno disuelto, materia orgnicay nitrgeno, y el segundo es el ndice Canadiense con el cual se analizan losconflictos espaciales por el uso del agua en la cuenca, relacionados principalmentecon el uso agrcola y el consumo humano. El anlisis pone en evidencia los gravesconflictos en Villapinzn y las curtiembres con el uso agrcola de la regin, enTocancip y su corredor industrial con la planta de abastecimiento de agua potableTibitoc, y aquellos generados por la contaminacin domstica de la ciudad de Bogotsobre los municipios aguas abajo que tienen problemas de escasez de agua y sobre elDistrito de Riego de Tocaima. En toda la cuenca se est generando un grave impactoy riesgo en la salud pblica por el uso agrcola del agua que se evidencia a partir delos altos registros de Coliformes Totales (CT), indicadores de contaminacin conorganismos patgenos.

Palabras Claves: Calidad del agua, ro Bogot, riego agrcola, abastecimiento deagua potable, riesgo en la salud pblica, conflictos uso - calidad del agua.

Contexto actual y problemtica.La cuenca del ro Bogot ha recibido en las ltimas dos dcadas la presin de unacelerado desarrollo agroindustrial y un crecimiento poblacional desorbitado.Adicionalmente, no se ha actualizado la infraestructura de tratamiento de aguasresiduales vertidas al ro Bogot a pesar de los mltiples usos del agua en la cuenca,como se resalta en la Figura 1. Entre los usuarios del recurso hdrico en la cuenca seencuentra la ciudad de Bogot, quien trata agua para aproximadamente el 30% de lapoblacin en la planta Tibitoc (Proactiva, 2013), y vende agua en bloque a los


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municipios de La Calera, Cajic, Tocancip, Cha, Sop, Funza, Mosquera y Madrid.En la cuenca alta existen 542 usuarios de acuerdo con el censo de usuarios de la CAR(CAR, 2013) que reciben el agua del ro para su uso domstico, industrial, agrcola,agropecuario, pecuario y recreativo. En la Figura 2 puede observarse que la mayora

son pequeos usuarios domsticos (36%), agrcolas (25%) y agropecuarios (17%).Regularmente estos usuarios captan el agua del ro Bogot y la utilizan sin ningntipo de tratamiento.

Figura 1. Cuenca ro Bogot, municipios que la conforman, principales vertimientos y usos del agua.

Respecto a los vertimientos, a 6 km del nacimiento se localiza la cabecera delMunicipio de Villapinzn, que realiza sus vertimientos sin tratamiento al ro.Posteriormente se ubican 139 industrias de curtiembre (Municipio de Villapinzn,1999) alrededor de las cuales, solo 20 realizan algn tipo de tratamiento a susefluentes, mientras que el resto vierten las aguas sin ningn tratamiento. Aguas abajode estas industrias se localizan cultivos de fresa y papa.El crecimiento en los ltimos aos de la actividad industrial, principalmente en lacuenca alta en los municipios de Tocancip y Gachancip, ha sido acelerado, y el


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principal receptor de los residuos lquidos tratados y no tratados es el ro Bogot. Asmismo, en la cuenca alta antes de la ciudad de Bogot el ro recibe los vertimientos delos municipios de Chocont, Suesca, Sesquil, Gachancip, Tocancipa, Sop,Zipaquir, Cajic, Cha y Cota alcanzando condiciones anaerbicas antes de su paso

por la capital.

Figura 2. Porcentaje de tipos de usos del agua del total de 541 usuarios en el censo de usuarios de lacuenca alta del Ro Bogot.(CAR, 2013)

Posteriormente el ro recibe las descargas directas de la PTAR Salitre y de los rosJuan Amarillo, Fucha, Tunjuelo y Soacha, los cuales recogen el agua residual de

cerca de 7.5 millones de habitantes de la ciudad de Bogot y Soacha. Frente a Bogot,al otro lado del ro, opera el distrito de riego La Ramada, y al finalizar la cuencamedia e inicio de la cuenca baja se genera hidroelectricidad con el agua contaminadadel ro, principalmente en la cadena Mua-Paraiso-Guaca y ocasionalmente en laantigua cadena CASALACO.En la cuenca baja los municipios de Tena, Mesitas del Colegio, La Mesa, Apulo,Tocaima y Girardot vierten sus aguas servidas sin tratamiento alguno al Ro Bogot ypresentan problemas por escasez de agua (CAR, 2006b). El agua no se brinda a losusuarios de forma continua sino por sectores y sufren de racionamientos frecuentes. Ala altura del municipio de Tocaima se localiza el distrito de riego del mismo nombreen el que se irrigan principalmente con el agua contaminada del ro cultivos de arroz.

Mediciones y herramientas de anlisis.En el presente trabajo se utilizan las mediciones hidrulicas y de calidad del aguatomadas en el proyecto Modelacin Dinmica de la Calidad del agua del ro Bogot(UNAL-EAAB, 2010) en el marco de un convenio de dos aos desarrollado entre laUniversidad Nacional de Colombia (UNAL) y la Empresa de Acueducto de Bogot(EAAB). Como parte del convenio se sigui un riguroso procedimiento para la


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seleccin de sitios ptimos de medicin y se disearon tres campaas de monitoreodinmico de la calidad del agua del ro Bogot. Como resultado se seleccionaron entotal ochenta y cuatro (84) puntos de medicin, distribuidos a lo largo de los 330 kmde la corriente, con el fin de monitorear vertimientos industriales y domsticos

puntuales, las aguas provenientes de ros y quebradas afluentes, y puntos intermediossobre el ro. Para registrar la dinmica de la calidad del agua se realizaron medicionesde determinantes in situa intervalos de 10 minutos, durante aproximadamente 8 horasdiarias, por tramos del ro en 3 o 4 sitios de medicin seleccionados por cada da demonitoreo, siguiendo la masa de agua. Los determinantes medidos in situ incluyentemperatura del agua, conductividad, oxgeno disuelto, pH, nivel de agua ydeterminantes atmosfricos tales como temperatura del aire, temperatura del punto deroco, velocidad del viento, humedad relativa y porcentaje de cobertura de nubes.Adicionalmente, se realizaron cada da aforos de caudal, se hizo la lectura del nivelde agua en miras y mediante sensores ultrasnicos, y se realizaron medicionesdinmicas de determinantes fsico qumicos y microbiolgicos (DBO5, DQO, DBO5

soluble, NTK, SST, E. Coli, CT, PT, NH4, Norg, NO3, fsforo orgnico y reactivosoluble, alcalinidad, sulfatos, metales, pesticidas, demanda bntica y ensayos de bio-toxicidad). La recoleccin de muestras de agua para el anlisis de laboratorio serealiz siguiendo un riguroso protocolo de muestreo, y una detallada programacinlogstica, siguiendo la masa de agua desde aguas arriba hacia aguas abajo (UNAL-EAAB, 2010), con base en un modelo calibrado de tiempos de viaje de transporte desolutos (Rogliz et al., 2010). Estas mediciones se repitieron en tres campaas paradiferentes condiciones hidrolgicas de caudal permitiendo expandir el conocimientolimitado que se tena de la dinmica de la calidad del agua del ro a lo largo de surecorrido, y calibrar un modelo dnamico de calidad del agua con el cual se simularonescenarios de saneamiento en la cuenca (Camacho et al., 2012).

MetodologaInicialmente, la informacin de los diferentes determinantes medidos se compara conla norma regional vigente (Acuerdo 043 de 2006 de la CAR), donde se definen lasmetas de calidad de agua para cada tramo del ro de acuerdo con sus usos. De estaforma es posible analizar el perfil longitudinal de cada determinante de calidad deagua a lo largo de la corriente e identificar aquellos sitios donde se presentanconflictos por el uso de agua de mala calidad. Para este anlisis se presta especialatencin a Coliformes Totales como indicadores de contaminacin por organismospatgenos.Posteriormente, con el fin de lograr unificar el anlisis de todos los determinantes seusan ndices agregados de calidad de agua. Existen una gran cantidad de ndices quehan sido diseados para evaluar la calidad del agua de los ros (Fernandez et al.,2003; Beamonte, 2010). Pueden establecerse ndices que definen el estado del ropartiendo de las concentraciones de algunos parmetros y otros que involucran losobjetivos de calidad fijados de acuerdo con los usos del agua en la regin. Con elnimo de incluir estas dos clases de ndices en el anlisis de la calidad del agua del roBogot, se calcularon el ndice Holands y el ndice Canadiense de calidad del agua.


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Con este fin se definieron tramos de anlisis del ro Bogot de acuerdo a suscaractersticas fsicas, los usos del agua y las posibles fuentes de contaminacin.

ndice Holands de calidad de aguaEl ndice Holands de Calidad de agua es un ndice que describe la calidad del aguaen un punto usando tres determinantes, relacionados con contaminacin por materiaorgnica: oxgeno disuelto OD, demanda biolgica de oxgeno DBO y nitrgenoamoniacal NH4

+. Se calculan los promedios de las mediciones tomadas de cadadeterminante en cada tramo definido de anlisis asignndoles el puntaje de la Tabla 1,se calcula la sumatoria total de puntos, y se clasifica el nivel de calidad de agua portramo conforme a los rangos especificados en la Tabla 2.

Tabla 1. Valores asignados por el ndice Canadiense a cada parmetro.PUNTAJE PSO % DBO mg/l N-NH4mg/l

1 91-100 5.0

Tabla 2. Gradacin de la calidad de agua de acuerdo con los puntos obtenidos.Rango de puntos Cdigo de color, calidad del agua

3 Excelente

4 6 Buena

7 9 Regular

10 12 Marginal

13 15 Pobre

ndice Canadiense de Calidad de AguaEl ndice Canadiense de calidad de agua permite comparar el valor medido de laconcentracin de cada determinante de calidad de agua con la meta propuesta paraese determinante en el tramo de anlisis del ro (Rodrguez, 2010). La calidad sedefine de acuerdo con la cantidad de parmetros que incumplen la meta de calidad deagua, la cantidad de datos que incumplen la meta y la amplitud entre la concentracindel determinante obtenido en la muestra y el valor objetivo. El ndice WQI se calculaa partir de la Ec. (1) y se clasifica el grado de contaminacin de acuerdo a los rangosde la Tabla 3.

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donde, F1 es la fraccin del ndice que calcula el porcentaje de parmetros que nocumplen los objetivos de calidad en el tramo (Ec. 2); F2es la fraccin del ndice quecalcula el nmero de datos que no cumplen con los objetivos de calidad del agua en eltramo (Ec. 3); F3 es la fraccin del ndice que involucra la excursin existente entre


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los determinantes tomados en campo y los objetivos de calidad, aportando ms alndice cuando la amplitud entre la medicin y la meta es mayor (Ec. 4 Ec. 6).

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Tabla 3. Gradacin ndice canadiense de calidad del aguaRango de puntos Cdigo de color, grado de contaminacin

95 100 Sin contaminacin

80 94 Contaminacin incipiente

65 79 Contaminacin moderada

45 64 Contaminacin severa

0 44 Contaminacin muy severa

Resultados y discusin.La extensa base de datos recopilada en las mediciones descritas permiti realizaranlisis detallados de conflictos espaciales de uso versus calidad del agua. En laFigura 3 pueden observarse los conflictos de uso agrcola para el indicador decontaminacin bacteriolgica, el grupo de Coliformes Totales (CT), en las trescampaas de calidad del agua en todo el ro. Resaltan los aportes de la descarga delmunicipio de Villapinzn y de las curtiembres aguas arriba, as como el corredorindustrial previo a la PTAP Tibitoc. En Bogot, una vez el ro recibe los aportes delrio Salitre, las concentraciones de CT se incrementan notablemente. Ntese que lasconcentraciones de CT observadas en parte de la cuenca alta y en toda la cuencamedia y la cuenca baja exceden los valores mximos permitidos por los estndares

ambientales definidos por la OEDC (OECD, 2002), que establecen un valor lmite de50000 organismos/100 ml (1) para CT y uso agrcola. Como este uso es generalizadoen la cuenca, puede inferirse el grave impacto y riesgo en la salud pblica que se estgenerando. La meta definida en el ro Bogot para la cuenca alta antes de Villapinznes de 5000 NMP/100ml, hasta Bogot el lmite es 20000 NMP/100ml y en el tramocon uso generacin de energa elctrica este parmetro no tiene meta de calidad. Seencontr que este parmetro excede la norma el 70% de las mediciones. En el tramo


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donde se localiza la PTAP Tibitoc, la norma es excedida para el 22% de lasmediciones.

Figura 3. Perfil longitudinal del ro para comparar valores obtenidos de Coliformes Fecales y la metade calidad de agua. En rojo se presenta la meta de calidad de agua y por encima de esta lnea lasmediciones fuera de la norma. Ntese el estado actual de contaminacin en la PTAP Tibitoc, en undeterminante de calidad de agua como Coliformes Totales, que genera riesgos en salud pblica. El22% de las mediciones realizadas a este determinante en el tramo Puente Florencia Panaca, exceden

el valor de la meta correspondiente a 20000 NMP/100ml. En todo el ro el determinante es excedido383 veces de los 549 anlisis realizados, para un porcentaje de excedencia del 70%.

En la Figura 4 se analiza la concentracin de slidos suspendidos totales (SST),determinante de importancia en corrientes naturales por los procesos asociados detransporte y decaimiento de bacterias y sustancias txicas adsorbidas, entre otrosfactores. Ntese tambin, que en el ro Bogot la concentracin de SST vara entre 3y 780 mg/l con un valor promedio para las 3 campaas de 64.3 mg/l. La normaMexicana (Mexico, 1996) establece un valor lmite de 100 mg/l para el uso agrcola yla autoridad ambiental en la regin, la CAR, fija como meta para este mismo uso enla cuenca alta 10mg/l y en la cuenca media un valor mximo de 40 mg/l (CAR,

2006a). En la cuenca baja, en el tramo de uso para generacin elctrica, la meta es 50mg/l. Ntese como en toda la cuenca el valor promedio excede la norma, pues el75% de las mediciones exceden los objetivos de calidad.Respecto a la DBO5puede observarse en la Figura 5 que los valores de la meta sonexcedidos en la descarga final del municipio de Villapinzn, en la PTAP Tibitoc(Tocancip) y una vez llegan las descargas del ro Bogot. El 39% de las medicionesexcedieron la norma.

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Figura 4. Perfil longitudinal del ro con datos de SST obtenidos y la meta de calidad definida. En rojose presenta la meta de calidad de agua y por encima de esta lnea las mediciones fuera de la norma. Lameta de calidad de agua es excedida en todos los tramos. De las 592 mediciones, 441 presentaronvalores superiores a la norma. El porcentaje de veces que las mediciones superan la norma es de 75%.

Figura 5. Perfil longitudinal del ro con datos de DBO 5obtenidos y la meta de calidad definida. En rojose presenta la meta de calidad de agua y por encima de esta lnea las mediciones fuera de la norma. El39% de las mediciones realizadas del determinante exceden la norma regional de DBO.


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El ndice de calidad de agua Holands ICAH permite medir el grado decontaminacin del ro, teniendo en cuenta determinantes de calidad del agua que dancuenta de la contaminacin por materia orgnica. En la Figura 6 se observa elimpacto que genera en el ro el municipio de Villapinzn y las curtiembres, llevando

el ICAH de regular a marginal (obteniendo valores de 7 a 12 del ICAH).

Figura 6. ndice de calidad de agua Holands calculado para cada tramo del Ro Bogot.

El ro se recupera hasta el tramo Puente Santander- Papeles y Molinos por suscondiciones de ro de montaa en el caon de Santa Rosita y las afluencias de losembalses Sisga y Tomin alcanzando valores de 7 nuevamente. En el tramo PuenteFlorencia- Panaca, se encuentran las descargas de los municipios Suesca, Gachancipy Tocancip as como el corredor industrial, ubicado antes de la PTAP Tibitoc,alcanzando una condicin regular en el tramo (9). Posteriormente se ve el efecto delos municipios de Zipaquir, Cajic, Cha y Cota e industrias en el tramo El Espino Pte la Virgen alcanzando la categora pobre (13). Una vez recibe los vertimientos deBogot (Pte la Virgen Alicachn) el ro alcanza su mximo deterioro (15, que es elvalor mximo del ndice). En el tramo aguas abajo Charquito hasta la desembocadura,el ro se alcanza a recuperar del efecto del vertimiento de Bogot, pero su

clasificacin aun sigue siendo pobre (13).

ndice de calidad de agua Canadiense.El ndice de calidad de agua canadiense permite evaluar la calidad del aguacomparada con las metas de calidad propuestas relacionadas con los usos del agua enel ro. Para el clculo del ndice se usaron los parmetros de calidad de agua definidosen la normatividad regional (CAR, 2006a) y medidos en campo. En la Figura 7 puede


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observarse que todos los tramos del ro, con excepcin del primero, obtuvieron unaclasificacin de contaminacin muy severa, debido al incumplimiento de las metas decalidad de agua definidas en cada tramo. En la misma figura se observan los usos delagua definidos en la norma regional y los usos existentes reales. Entre los conflictos

resaltan los relacionados con el uso agrcola, donde se exceden parmetros comoColiformes Totales y metales, que pueden generar problemas en salud pblica.Respecto al uso del agua para consumo domstico de la ciudad de Bogot, aguacaptada en el tramo Puente Florencia-Parque Panaca, puede notarse en las Figuras 6 y7 que se presenta el deterioro de la calidad del agua desde el tramo anterior, causadopor los vertimientos de los municipios aguas arriba (Gachancip y Suesca) y elcorredor industrial existente.

Figura 7. ndice de calidad de agua Canadiense, calculado para cada tramo del ro Bogot.

Conclusiones.En la actualidad, toda la cuenca del ro Bogot se encuentra en conflictos de usoversuscalidad del agua debido a que muchos de los determinantes de calidad de aguaexceden los valores definidos para los usos actuales. En particular existe un alto

riesgo a la salud pblica por el uso agrcola que se la da al agua en la actualidad conaltas concentraciones de Coliformes Totales, que exceden la norma un 70% de lasmediciones.Los ndices de calidad del agua permiten clasificar la calidad del agua comparndolacon un estndar internacional, como es el Holands, o con los objetivos regionalesplanteados definidos en la cuenca (ndice Canadiense). Los parmetros que incluye elprimero, relacionados con materia orgnica, muestran un deterioro de la calidad


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ambiental del recurso en Villapinzn y las curtiembres y en el tramo Pte Florencia-Panaca, donde se localiza la PTAP Tibitoc. Antes de llegar a Bogot, la calidad delagua ya se considera pobre, en el tramo El Espino- Pto intermedio ro Frio LaVirgen. Respecto a los conflictos por el uso del agua en la cuenca puede observarse a

travs del ndice Canadiense que toda la cuenca se encuentra en conflicto. En lacuenca alta, en el tramo del municipio de Villapinzn y las curtiembres, se observa elprimer punto de alta contaminacin en la cuenca y los consecuentes conflictos, puesaguas abajo de este tramo existen cultivos de fresas que reciben el agua sintratamiento y con altas concentraciones de Coliformes Totales y metales. El siguientepunto de aumento de contaminacin es precisamente donde se ubica la planta Tibitoc,que surte agua potable aproximadamente al 30% de Bogot y municipios aledaos,que en la actualidad de acuerdo con el ndice Canadiense, se clasifica como concontaminacin muy severa. Al recibir la primera descarga de la planta el Salitre,todos los determinantes de calidad de agua se incrementan adicionalmente a granescala.

Los resultados confirman la urgente necesidad de priorizar los recursos de inversinen tratamiento de aguas residuales en la cuenca del Ro Bogot que permita resolverlos graves conflictos uso calidad del agua evidenciados en este trabajo, en la formaindicada por el estudio UNAL-EAAB (2010), Camacho et al., (2012).

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Municipio de Villapinzn (1999). Esquema de Ordenamiento Territorial EOT. EN:http://www.car.gov.co/?idcategoria=2485# [En lnea] Pag 70. Citado el 15 deseptiembre de 2013.


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Rogliz, C. A., Camacho L.A., Estupin H.A., Camacho R.A., Rodrguez E.A.,Gutirrez J.M. y Vargas L. (2010). Calibracin de modelos de transporte desolutos. Caso Ro Bogot Colombia.XXIV Congreso Latinoamericano deHidrulica. Punta del Este, Uruguay.

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