Informe de laboratorio N°1. Estudio de una muestra de agua del Embalse del Muña

Rubén Fonseca; Katherin Gutiérrez Verano; Oscar López; Kevin Pinzón2011115021 2011115029 2010215076 2011115054

Descripción de la zona El municipio de Sibaté se encuentra a 30km de la ciudad de Bogotá y posee actualmente unos 30.000 habitantes. En 1940 se inició el proyecto hidroeléctrico que cambio el sistema de vida y crecimiento del caserío llamado la Unión, ahora Sibaté, la Represa del Muña, donde hoy funciona SIDEMUÑA. Sibaté tiene un terreno plano y ondulado con predominio de este último en un 74% de la extensión total. El municipio limita al norte con el municipio de Soacha, con el sur con Pasca y Fusagasugá, por el oriente con Soacha y por el occidente con Silvana y Granada. (Alcaldía deSibaté, 14)

El embalse se construyó con el fin de almacenar las aguas de dos microcuencas, Guas Claras y Muña, y con la perspectiva de generar energía aprovechando la fuerte caída del Salto del Tequendama, de ahí en los 70’s se transvasaran y bombearan las aguas del río Bogotá para ampliar la generación de energía del sistema energético. (Llistar & Roa, 2005)

Figura 1. La Vereda de Chacua del municipio de Sibaté – Ubicación:

Figura 1. Ubicación Vereda la Chacua Municipio de Sibaté (Alcaldía de Sibaté, 14)

Describa la problemáticaLa ubicación del embalse del Muña se puede evidenciar en la Figura 2. Al ser la cuenca hídrica más cercana a la Vereda de Chacua, es de suponer que utilizan su agua para el abastecimiento local. El embalse del Muña se encuentra ubicado 20km al sur de Santafé de Bogotá, cubre un área aproximada de 8.930.000 m2, fue construido con el fin de generar energía eléctrica y almacenar agua para las épocas secas. Sin embargo, debido al aumento de la población, el desarrollo de industrias que vierten desechos sin ningún cuidado o regulación y la mala planeación, han generado una creciente problemática ambiental. (CAR, 2013)

Este conflicto tiene cerca o más de 30 años de existencia, en tanto la contaminación del rio Bogotá se

Figura 2. Ubicación Embalse del Muña. (Google Maps)

incrementó y afecto la calidad del agua del embalse. Actualmente el conflicto continúa, al igual que los malos olores y la generación de zancudos y moscos, razón por la cual se llevan a cabo monitoreos y seguimientos constantes para verificar el manejo del agua y el conteo de los zancudos del embalse. Mencionada situación, tiene significativos impactos en el ambiente y en la población de Sibaté, ya que son ellos, quienes viven los malos olores y la proliferación de zancudos en la zona, además de los problemas de salubridad pública. (CAR, 2013)

Figura 3. Problemática del Embalse del Muña 2005 (EMGESA, 2008)

Factores que influyen en la problemática La ubicación del embalse del Muña es unos de los factores que más incide en la problemática. En 1967 se inició el bombeo de agua del rio Bogotá al embalse por parte de la empresa de Energía de Bogotá (EEB). Mencionada empresa, forzó el desplazamiento de algunas familias campesinas que habitaban el área de inundación, varios de los cuales se establecieron a unos metros del embalse.(Llistar & Roa, 2005)

En los años setenta la contaminación del Río Bogotá se incrementó velozmente afectando la calidad del agua del embalse. Según el informe de la Defensoría del Pueblo de Colombia, el conflicto deriva de la intensa contaminación ambiental de toda la región aledaña al embalse del Muña producida por desechos de la zona industrial que bordea el Embalse y que vierte sus aguas en él. Tales desechos derivan del vertido sistemático de desechos industriales, de mataderos y curtiembres, y de toda la masa orgánica generada por Bogotá. (Llistar & Roa, 2005)

El informe recoge datos que reconocen que la contaminación de las aguas del embalse ha afectado el normal desarrollo y vida cotidiana de los habitantes del municipio. Los niveles de mosquitos y los hedores han causado un serio problema de salubridad pública y de contaminación ambiental. (Llistar & Roa, 2005)

Con respecto a la situación problema de la familia Peralta, es esencial entender qué tipo de agua están utilizando para el riego de sus cultivos, por ello es importante una descripción geográfica e histórica del embalse. Entendiendo la problemática ambiental que afronta la Vereda Chacua, como se evidencia en la Figura 2. la vereda se ubica rio abajo del embalse, por lo que son quienes soportan los mosquitos, hedores y enfermedades.

Una de las condiciones que afecto significativamente al embalse causando la proliferación de los zancudos y mosquitos, fue la siembra del Buchón de agua (Eichhornia crassipes), el cual se

incorporó a la zona con el fin de la fitoremediación del agua del embalse. Sin embargo esta planta al no ser originaria de Sibaté se convirtió en maleza causando un cubrimiento en todo el embalse. A pesar de la problemática ambiental que conllevo la utilización del Buchón, en la época que estuvo sembrado se monitoreo una disminución de contaminantes de tipo inorgánico en el embalse. (Catorce6, 2015)

Figura 4. Aspecto del embalse antes de la siembre del Buchón y luego de su erradicación. (Catorce6, 2015)

La sintomatología referenciada en la situación problema como la pérdida de apetito, disminución de la sensibilidad, el sabor y el olor, pequeñas llagas y erupciones cutáneas, pueden asociarse el zinc en exceso en el organismo, también puede ser la disminución del mismo, pero al conocer las condiciones del agua de consumo y riego por la familia, es claro que existe una contaminación por metales pesados presentes en la fuente hídrica.

Según el periódico Opinión, el zinc en exceso puede causar defectos de nacimiento, ulceras de estómago, irritación de la piel, vómitos, náuseas y anemia. Las concentraciones de zinc presentes en cultivos son las principales fuentes para la ingesta de este metal. Debido a que en el embalse no hay ningún tratamiento para la presencia de iones disueltos en el agua, la principal vía de contaminación es el agua del embalse del Muña.

Metodología del procedimiento experimental

PROCEDIMINETO DE LA PRUEBA DE JARRAS PARA EL TRATAMIENTO

POR COAGULACION

colocar un vaso de 1 litro debajo de cada una de las paletas de

agitación

colocar en cada vaso exactamente 1 litro medidos con una probeta graduada, de la muestra de agua

del embalse de la muña

Anotar la cantidad de coagulante que se va utilizar en cada jarra

Con cada pipeta, añadir el coagulante(PAC) a 20 ppm y ayudante de coagulación en

cantidades crecientes (0,5 ml, 1ml, 1,5 ml y 2ml)

Colocar las paletas de agitación dentro de los vasos, arrancar el

agitador y operarlo durante 1 min a una velocidad de 60 a 80 rpm.

Reducir la velocidad a 30 rpm y permitir la agitación 15 min

Anotar el tiempo antes de que se empiece a formar el floculo

Anotar el tiempo antes de que se empiece a formar el floculo

Detener agitador y anotar cuanto tiempo transcurre para que el

floculo se sedimente en el fondo del vaso.

Determinar la jarra con la dosis optima

Filtrar y secar los lodos para el análisis por absorción atómica

Tomar una muestra de sobrenadante para análisis de

DQO

PROCEDIMINETO PARA TRATAMIENTO POR

ELECTROCOAGULACIÓN

Tomar una muestra de agua del embalse del muña

(aproximadamente 1,7 litro )

Medir condiciones iniciales (temperatura, pH y conductividad)

Esperar aproximadamente 30 min hasta la formación del floc

Tomar condiciones finales

Filtrar y obtener el lodo sedimentado

Secar y diluir muestras con lodo para análisis de Zn por absorción

atómica

Tomar una muestra de sobrenadante para análisis de

DQO

Depositar los 1,7 litros de la muestra dentro de una celda de

electrocoagulación.

PROCEDIMINETO PARA ANALISIS DE ZN POR ABSORCION ATOMICA

Pesar 0,0246 g de Sulfato de cinc

Depositar el sulfato de cinc en un balón aforado de 100 ml y

completar con agua destilada para obtener una solución de 100 ppm

de Zn

Preparar patrones de trabajo con concentraciones de Zn de 0,1 pm,

0,3ppm, 0,5ppm y 1 ppm

Medir las absorbancias de patrones en un Espectrofotómetro

de absorción atómica

Realizar la curva de calibración de los patrones

Medir las absorbancias de las muestras del lodo del ensayo de

jarras y electrocoagulación

Determinar la concentración de Zn en las muestras a partir de la curva

de calibración

Preparar una solución intermedia de 10 ppm de Zn

Descripción de ResultadosCálculos del Zinc

Tabla N° 1. Absorbancias de patrones de Zinc

[Zn] ppm Absorbancia0,05 0,0160,10 0,0230,30 0,0560,50 0,0771,00 0,148

Tabla N° 2. Tablas in situ de muestras de los sobrenadantes

PROCEDIMINETO PARA ANALISIS de DQO EN LAS MUESTRAS DEL

ENSAYO DE JARRAS Y ELECTROCOAGULACIÓN

Pesar 0,085 g de biftalato de potasio

Depositar el biftalato en un balón aforado de 100 ml y completar con

agua destilada para obtener una solución de 1000 ppm

Llevar a 1,7 de volumen todos los tubos

Adicionar 0,8 ml de dicromato de potasio a cada tubo

En cabina adicionar 2,5 ml de ácido sulfúrico para completar un

volumen final de 5 ml

Medir las absorbancias de los patrones y de las muestras de los sobrenadantes provenientes del

ensayo de jarras y electrocoagulación

Determinar la concentración de Zn en las muestras a partir de la curva

de calibración de los patrones

Preparar patrones de trabajo de tomando de la solución de 1000

ppm 0,25ml, 0,5 ml, 0,75 ml, 1 ml y 1,5 ml en tubos de ensayo

Sobrenadante AbsorbanciaSobrenadante del

Agua cruda0,0105

Sobrenadante de la técnica de

electrocoagulación0,002

Sobrenadante de la técnica

tratamiento convencional

(ensayo de jarras)

0,0145

Tabla N° 3. tablas in situ de muestra de los sedimentos

Sedimentos Absorbancia Masas (g/10mL) Factor de diluciónSedimentos de Agua cruda (Embalse del

Muña)0,1475 0,464 1/25

Sedimentos de la técnica de electrocoagulación

0,0285 0,1809 1/1000

Sedimentos de la técnica tratamiento convencional

(ensayo de jarras)0,142 0,029 1/4

Tratamiento de datos

Y=mX+b

R2=0,998

a= 0,0102

b= 0,1378

Y=0,1378 X+0,0102

x= y−0,01020,1378

Sobrenadante de Agua cruda

x=0,0105−0,01020,1378

=2,18∗10−3 ppmZn AguaCruda

Sobrenadante de la técnica de Electrocoagulación

x=0,002−0,01020,1378

=0 ppmZnde Electrocoagulación

%Remoción=E−S100

∗100%

%Remoción=2,18∗10−3−(−0,059)

2,18∗10−3∗100%=100%de Remoción Electrocoagulación

Sobrenadante de la técnica de tratamiento convencional (ensayo de jarras)

Dosis optima de coagulante 2mL PAC+ 0,5mL Ayudante de coagulación (Polímero Catiónico) Jarra N°1

x=0,0145−0,01020,1378

=0,031 ppmdeZnen Jarra1(dosis optima)

%Remoción=2,18∗10−3−0,031

2.18∗10−3 ∗100=100%de Remociónensayo de jarras

Sedimentos del Embalse del Muña

Concentración final de sedimentos del Embalse

x=0,1475−0,01020,1378

=0,996 ppm

Concentración inicial del Embalse con factor de dilución 1/25

x=0,996 ppm1/25

=24,9 ppm

mg/Kg en la muestra de agua residual Embalse del Muña

mgZnKgMuestra

=24,9mg /L0,4649 g

∗0,01 L∗1g1∗10−3Kg

=536,64mgZn /KgdeMuestra

Sedimentos de electrocoagulación

Concentración final de los sedimentos de electrocoagulación

x=0,0285−0,01020,1378

=0,1328 ppm

Concentración inicial de los sedimentos de electrocoagulación

x= 0,13281/1000

=132.8 ppm

mg/Kg de muestra de la técnica de electrocoagulación

mgZnKgMuestra

=132.8mg /L0,180 g

∗0,01 L∗1g1∗10−3 Kg

=7377,7mgZn/KgdeMuestra

Sedimentos de tratamiento convencional ensayo de jarras

Concentración final de tratamiento convencional (ensayo de jarras)

x=0,142−0,01020,1378

=0,956 ppm

Concentración inicial de tratamiento convencional (ensayo de jarras)

x=0,9561/4

=3.824 ppm

mg/Kg de muestra de la técnica de la técnica tratamiento convencional (ensayo de jarras)

mgZnKgMuestra

=3,824mg /L0,029g

∗0,01 L∗1g1∗10−3Kg

=1318.6mgZn/Kgde Muestra

Gráfica.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

R² = 0.991936044385577f(x) = 0.137837837837838 x + 0.0102432432432432

Absorbancias Vs concentracion Zn

concentración de Zn ppm

Abso

rban

cias

Cálculos de DQO

Tabla N° 4: in situ de muestras.

Muestras Factor de dilución AbsorbanciaBlanco 2.051

P1 1.406P2 1.322P3 1.518P4 1.261P5 0.317

Agua Cruda 1 1/5 1.912Agua Cruda 2 1.7/5 1.081

Tratamiento convencional 1. 1.7/5 2.034Tratamiento convencional 2. 1.7/5 2.080

Electrocoagulación 1. 1.7/5 1.902Electrocoagulación 2. 1.7/5 1.902

Los datos señalados de color amarillo son descartados por no estar dentro de la curva de calibración.

Tabla # 5: Concentración [ ] vs Absorbancia.

Muestras DQO (ppm) Absorbancia Abs Blanco- Abs de Patrones

Blanco 2.051P1 50 1.406 0.645P2 100 1.322 0.729P4 200 1.261 0.790P5 300 0.317 1.734

Cálculos:

C1V 1=C2V 2

C1V 1

V 2

=C2

1000 ppm∗0.25mL5mL

=C2=50 ppm

1000 ppm∗0.5mL5mL

=C2=100 ppm

C1V 1=C2V 2

C1V 1

V 2

=C2

1000 ppm∗1mL5mL

=C2=200 ppm

1000 ppm∗1.5mL5mL

=C2=300 ppm

Ecuación de la recta

y=mx+b

y=−4.07×10−3 x+1.74 Agua Cruda 1.

Blanco – Absorbancia.

2.051- 1.912 = 0.139

C f ( x )= 0,139−1.74−4.07×10−3

=393.37 ppm

C INICIAL=CF

Fd

C INICIAL=393.37 ppm

15

=1966.85 ppm

Agua Cruda 2.Blanco – Absorbancia.

2.051- 1.081 = 0.97

C f ( x )= 0,97−1.74−4.07×10−3

=189.19 ppm

C INICIAL=CF

Fd

C INICIAL=189.19 ppm

1.75

=556.44 ppm

Tratamiento Convencional:

Blanco – Absorbancia.

2.051-2.034. = 0.017

C f ( x )= 0,017−1.74−4.07×10−3

=423.34 ppm

C INICIAL=CF

Fd

C INICIAL=423.34 ppm

1.75

=10583.5 ppm

Electrocoagulación:

Blanco – Absorbancia.

2.051- 1.902 = 0.149.

C f ( x )= 0,149−1.74−4.07×10−3

=390.91 ppm

C INICIAL=CF

Fd

C INICIAL=390.91 ppm

1.75

=1149.73 ppm

Grafica.

Análisis de los resultados obtenidosJjjj

Método de Remoción con mayor efectividadElectrocoagulación

De acuerdo a la práctica realizada para la optimización de las propiedades físicas de la muestra de agua del Embalse de Muña, el método con una mayor ventaja para este fin es el de electrocoagulación. Debido a que el proceso de óxido-reducción que ocurre es económico y rápido en comparación con el convencional. Sin embargo, es destacable que el consumo energético no saldría igual de económico que si se implementaran los métodos convencionales. La razón para seleccionar la electrocoagulación, fue la rapidez para obtener la purificación en cuanto a las propiedades físicas del agua residual tratada. Ya que si se implementa a escala industrial, el gasto energético seria en un menor tiempo posible. La duda que genera la posibilidad de considerar

alguno de los dos métodos, electrocoagulación o convencional, para implementación a escala industrial es la efectividad que tendrían con muestras de aguas con un mayor caudal y volumen.

BibliografíaAlcaldía de Sibaté. (2014 de Enero de 14). Sitio Oficial de Sibaté en Cundinamarca, Colombia.

Obtenido de Nuestro Municipio: http://www.sibate-cundinamarca.gov.co/informacion_general.shtml

CAR. (13 de Diciembre de 2013). Observatorio de Agendas. Interinstitucionales y conflictos ambientales. Obtenido de Caso Emblemático - OPSOA - Contaminación Embalse del Muña: http://www.observatorioambientalcar.co/vercaso.php?id=47

Catorce6. (31 de Marzo de 2015). Noticias. Obtenido de La invasora que fue expulsada del Muña: http://www.catorce6.com/index.php/noticias/item/875-la-invasora-que-fue-expulsada-del-mu%C3%B1a

Llistar, D., & Roa, T. (2005). El caso del Embalse del Muña: inversión pestilente en manos de ENDESA. Ecología Política, 7-20.

Periodico la Opinión. (3 de Junio de 2012). Ciencia y Tecnología. Obtenido de Zinc en exceso causa úlceras, defectos congénitos, anemia: http://www.opinion.com.bo/opinion/articulos/2012/0603/noticias.php?id=58722