Entornos saludables hacia el saneamiento básico




Tema 1.
SANEAMIENTO AMBIENTAL, LA SITUACIÓN DEL PAÍS

Prioridades temáticas sobre el Foro Económico Mundial

Cada año, el Foro Económico Mundial WEF (World Economic Forum), a través del conocido Foro de Davos, solicita a su extensa red de empresas, gobiernos, sociedad civil y líderes del pensamiento de la cultura y los medios de comunicación, que identifiquen los mayores riesgos mundiales y aquellos que con mayor probabilidad de ocurrencia requieran especial atención.

Han sido varias las preocupaciones que se han manifestado a través de estos foros, este año se resaltaron las siguientes prioridades: cooperación global, reequilibrio económico, sociedad y equidad, clima y naturaleza, innovación y gobernanza, transformación industrial, riesgos y resiliencia y salud global.

Estas problemáticas que se evidencian de manera global repercuten también a nivel local en cada nación, en el caso de Colombia son situaciones que también requieren pronta atención, en este caso las prioridades sobre Clima y Naturaleza, transformación Industrial y Salud Global, son escenarios que se deben gestionar desde los territorios y las comunidades, con esta introducción es importante vincular acciones tendientes al mejoramiento continuo de los entornos y el saneamiento ambiental en Colombia, por esta razón se seguirá analizando algunas de las estrategias y maneras de contribuir al saneamiento ambiental de las comunidades en las zonas rurales y urbanas.



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Shutterstock/2023




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Entendiendo el saneamiento ambiental como las condiciones apropiadas o entornos saludables para poder vivir en las mejores condiciones enfocadas a tener disponibilidad de agua para consumo humano en condiciones de calidad y disponibilidad, es necesario contar con sistemas de alcantarillado o de saneamiento básico para evacuar las aguas residuales y así mismo tener plantas de tratamiento de agua residual que operen correctamente y descontaminen las aguas antes de ser vertidas a cuerpos de agua o las redes públicas de alcantarillado.

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Por otra parte, es importante disponer de métodos y estrategias adecuadas para la disposición final de los residuos sólidos de manera segura y viable técnicamente y ambientalmente, de igual manera es importante analizar la calidad del aire que respira; de la sumatoria de todas estas condiciones, depende la calidad de vida y la salud de las personas sin importar que sea en espacios rurales o urbanos.

Existen entonces varios riesgos ambientales que se han venido presentando ya sea de manera antrópica o natural, los cuales han sido causal de impactos ambientales al entorno y generadores de enfermedades.




Contextualización de los Objetivos y metas de Desarrollo Sostenible

¿Por qué los ODS son importantes en el entorno y el saneamiento básico?

Los Objetivos de Desarrollo Sostenible son un llamado universal para contribuir al mejoramiento de la calidad de vida de las personas, mantener entornos saludables, proteger los recursos que ofrece el medio ambiente natural. Son 17 los objetivos de desarrollo sostenible, los cuales se han convertido en una prioridad para los países, a continuación, se detallan:





Figura 1.
Base de la pirámide de ordenamiento territorial




Todos los ODS son fundamentales, crean un efecto dominó, es decir, cada uno de estos 17 objetivos están interconectados y crean una reacción en cadena positiva o negativa.


Figura 2.
Porcentaje de la población que practica la defecación al aire libre, 2020. ODS 6: erradicar la defecación al aire libre y proporcionar acceso a saneamiento e higiene


Nota. OMS/UNICEF (s.f.)




Estrategias para cumplir las metas en medio ambiente y saneamiento básico

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Aumentar la cobertura de acueducto y alcantarillado a nivel rural y urbano.

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Aumentar el número de personas que cuentan con servicios de abastecimiento de agua y saneamiento básico, incluyendo soluciones alternativas para las zonas rurales.

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Construir plantas de tratamiento de agua potable (PTAP).




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Construir plantas de tratamiento de agua residual (PTAR).

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Mejorar la calidad del agua reduciendo la contaminación.

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Implementar la gestión integrada de los recursos hídricos en los territorios.






Tema 2.
MARCO NORMATIVO AMBIENTAL APLICABLE AL SANEAMIENTO BÁSICO EN COLOMBIA

Tabla 1.
Normas





Términos y conceptos sobre saneamiento

Tabla 2.
Términos





Nota. Adaptado del RAS 2000 (Reglamento Técnico del sector de agua potable y saneamiento básico)




Cobertura y predios con acceso a los servicios de acueducto, alcantarillado y aseo en Colombia


Se entiende por cobertura el porcentaje de servicios públicos en este caso de acueducto, alcantarillado y aseo, a los cuales tienen acceso las personas ya sea en el área rural y urbana.




Cobertura municipal y nacional

Tabla 3.
Cobertura municipal nacional 2020



Nota. SUI (2020)

En relación a lo anterior, la cobertura municipal de los servicios de alcantarillado (63%) y aseo (64%), presenta todavía un bajo porcentaje, esto indica que hay municipios donde el saneamiento ambiental se debe mejorar; sin dejar de lado que la cobertura de agua, aunque ha venido aumentando en los municipios del país, aún hay personas que carecen de este líquido vital.

Cobertura urbana nacional

Tabla 4.
Cobertura municipal nacional 2020



Nota. SUI (2020)





Cobertura rural nacional

Sin duda alguna la brecha tan amplia que existe en lo rural y urbano en cuanto a la cobertura de servicios públicos es amplia, por esta razón los municipios deben trabajar para asegurar el acceso a toda la población al agua potable y saneamiento básico en términos de cobertura, calidad y continuidad.

Aunque se ha venido mejorando en la ampliación de la cobertura de estos servicios públicos, aún falta aumentar la cobertura y cerrar las brechas de acceso a los servicios públicos.


Tabla 5.
Cobertura municipal nacional 2020



Nota. SUI (2020)

Importancia del saneamiento ambiental en datos y cifras

Figura 3.
Datos y cifras

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Enfermedades transmitidas por el agua contaminada


Tabla 6.
Principales enfermedades transmitidas por el agua



Nota. Agua potable para comunidades rurales, reúso y tratamientos avanzados de aguas residuales domésticas. http://tierra.rediris.es/hidrored/ebooks/ripda/pdfs/Capitulo_13.pdf



Figura 4.
Mujeres indígenas lavando ropa a orillas del rio Amazonas en Colombia

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A continuación, se presentan algunos ejemplos de grupos e individuos desfavorecidos o en situaciones de vulnerabilidad, en términos de acceso a servicios de agua, saneamiento e higiene (WASH):

Figura 5.
Grupos e individuos desfavorecidos






Tema 3.
SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA CONVENCIONALES Y NO CONVENCIONALES

La finalidad de un acueducto es captar el agua, conducirla a un sistema o planta de tratamiento para convertir el agua cruda en agua potable y distribuir el agua hasta los puntos de consumo cumpliendo con aspectos importantes relacionados con la calidad, cantidad y cobertura.



Importancia de un acueducto

El agua en su estado natural casi nunca es apta para el consumo humano, se encuentra contaminada, por eso dentro de las funciones importantes que debe cumplir un acueducto están:



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Potabilizar el agua y mantener su calidad hasta su entrega al usuario.

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Suministrar agua en los sitios requeridos en cantidad y presión suficientes en forma permanentes.

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Contribuir al bienestar de la población presentando un buen servicio a un costo razonable.





Figura 6.
Contaminantes presentes en el agua




Características de las fuentes de agua superficial y subterránea

Algunas de las principales características de las fuentes de agua superficial y subterránea se presentan a continuación:



Figura 7.
Características de las fuentes de agua superficial

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Figura 8.
Características de las fuentes de agua subterránea

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En conclusión, estos son los diferentes tipos de agua que se pueden usar para el tratamiento de las aguas para consumo humano y depende de la disponibilidad que tenga la zona o comunidad donde se vaya a realizar el acueducto:


Figura 9.
Tipos de agua para potabilización

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Componentes del sistema de abastecimiento de agua potable

Los componentes de un sistema de acueducto son el conjunto de obras civiles, tuberías, bombas, equipos e instalaciones que permiten captar el agua en los cuerpos de agua superficial o subterránea y transportarla a la Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP), donde es tratada para potabilizarla y distribuirla a las comunidades, usuarios o puntos de consumo. A continuación, se listan los componentes:



La fuente de abastecimiento son los cuerpos de agua lénticos o lóticos de donde se va a captar el agua para conducirla a la planta de potabilización, también se puede considerar el agua lluvia y el agua de los mares, como aguas que se pueden usar.

La captación son estructuras civiles que se diseñan para captar el agua y su diseño depende del caudal del agua a captar, la cantidad de agua y la disponibilidad de la fuente hídrica con las que cuentan las comunidades donde se realizará este tipo de proyectos.
Es la manera como el agua cruda que ha sido captada es transportada a través de conductos cerrados (tuberías) o conductos abiertos (canales).
Es una estructura hidráulica complementaria en el sistema de acueducto, cuya función es hacer que las arenas que están inmersas en las aguas captadas, al entrar a esta estructura se precipiten de manera física (gravedad) y el agua quede más clarificada.
Es el conjunto de estructuras hidráulicas y procesos de tratamiento que buscan potabilizar el agua y hacerla apta para el consumo humano.
Es la manera como el agua tratada que ha sido descontaminada en la planta de tratamiento de agua potable (PTAP) es transportada a través de conductos cerrados (tuberías) a los tanques de almacenamiento de agua y transportada a la red de distribución.
Depósito de agua en un sistema de acueducto, cuya función es suplir las necesidades de demanda en los momentos pico, permitiendo una recuperación del volumen en las horas de bajo consumo, para poder suministrar sin problemas en las máximas demandas (RAS título B).
Conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que conducen el agua desde el tanque de almacenamiento o planta de tratamiento hasta los puntos de consumo (RAS título B).
Tubería que transporta el agua potable desde la red de distribución hasta la red interna (RAS título B).



Figura 10.
Componentes de un sistema de abastecimiento de agua potable




Procedimiento general de diseño de los sistemas de acueducto

A continuación, se presentan las etapas a tener en cuenta a la hora de llevar a cabo el diseño y puesta en marcha de un sistema de acueducto:



Tabla 7.
Diseño de un acueducto

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Nota. Adaptado del RAS, título B



Figura 11.
Entidades que gestionan el componente agua en Colombia



Nota. Adaptado del DNP- DDU



Procedimiento particular de diseño de los sistemas de potabilización


A continuación, se presentan los pasos a desarrollar para el procedimiento particular del diseño de los sistemas de potabilización:

PASO 0. Definición del nivel de complejidad

PASO 1. Definición del tamaño del sistema

Indicador que depende de tres variables:

  • Nº de habitantes.

  • Capacidad socio económica de los habitantes.

  • Complejidad técnica del sistema.


Tabla 8.
Datos y cifras

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PASO 2. Determinar la dotación
Dotación

Cantidad de agua asignada a una población o a un habitante para la satisfacción de necesidades básicas; se expresa en términos de litro /habitante por día (L/hab·día).

Tipos de dotación:

¿Cómo se determinan las dotaciones?
Dotación Bruta

La dotación bruta debe establecerse según la siguiente ecuación:




Donde:

d bruta= Dotación Bruta.

d neta= Dotación Neta.

%p= Pérdidas técnicas en el sistema.

Dotación Neta

Puede ser ajustada:

  • Por temperatura.

  • Términos socio económicos.




Tabla 9.
Variación a la dotación neta según el clima y nivel de complejidad del sistema



Nota. RAS, título B


Dotación Neta
Puede ser ajustada:

  • Términos socioeconómicos (nivel de complejidad).

Tabla 10.
Dotación neta según el nivel de complejidad del sistema



Nota. RAS, título B



Porcentajes máximos admisibles de pérdidas técnicas

Las pérdidas técnicas corresponden a la diferencia entre el volumen de agua tratada y medida a la salida de la (s) planta (s) potabilizadora (s) y el volumen entregado a la población medido en las acometidas domiciliarias del municipio.



Tabla 11.
Porcentajes máximos admisibles de pérdidas técnicas

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Determinar el caudal de diseño (l/s)
Con el fin de Diseñar las diferentes estructuras hidráulicas del sistema de acueducto, es necesario calcular el caudal apropiado, el cual debe combinar las necesidades de la población de diseño y los costos de la construcción de un acueducto para un caudal excesivo. Normalmente se trabaja con tres tipos de caudales:

Caudal de diseño (L/S)
Caudal estimado con el cual se diseñan los equipos, dispositivos y estructuras de un sistema determinado.


Caudal medio diario (Qmd)
Es el caudal medio calculado para la población proyectada, teniendo en cuenta la dotación bruta asignada. Corresponde al promedio de los consumos diarios en un período de un año y puede calcularse mediante la siguiente ecuación:




Donde:

p= N° habitantes (hab)

dbruta = Dotación bruta (L/hab*dia)




Caudal máximo diario (QMD)
Consumo máximo durante veinticuatro horas, observado en un período de un año, sin tener en cuenta las demandas contra incendio que se hayan presentado.




Donde:

QMD= Caudal máximo diario.

Qmd= Caudal medio diario (L/s).

K1= coeficiente de consumo máximo diario (1,2 – 1,5); se asumen en ausencia de datos.

(K1, K2) llamados coeficientes de mayoración, los cuales sirven como factor de seguridad para el diseño de este.


Caudal máximo horario (QMH)
Consumo máximo durante una hora, observado en un período de un año, sin tener en cuenta las demandas contra incendio que se hayan presentado.


Donde:

QMH= Caudal máximo horario.

QMD= Caudal máximo diario (L/s).

K2= Coeficiente de consumo máximo horario (1,5 – 1,8); se asumen en ausencia de datos.



Tabla 12.
Coeficiente de consumo máximo horario K2, según el nivel de complejidad
del sistema y el tipo de red de distribución




Nota. RAS, título B




Proyección mediante modelos
Modelo aritmético (rural): constante

Asume que la variación de la población con respecto al tiempo es una constante (K).





Nota. Acueducto: teoría y diseño (Romero, s.f.)


Donde:

Pf=Población futura o proyectada (Hab)

Po=Población inicial (Hab)

ΔT=Periodo de diseño


Modelo geométrico (urbano) y exponencial:

Asume a la población con respecto al tiempo afectado por una rata o tasa de crecimiento








Nota. Nota. Acueducto: teoría y diseño (Romero, s.f.)



Donde:

Pf=Población futura o proyectada (hab)

Po=Población inicial (hab)

ΔT=Periodo de diseño

Tf=Tiempo final de diseño

To=Tiempo inicial de diseño



Tratamiento con químicos y tratamiento biológico

El tratamiento con químicos involucra las siguientes operaciones y procesos:


Figura 12.



  • Filtración

  • Cloración


  • Acondicionamiento del pH

  • Almacenamiento

  • Distribución

A continuación, se describen las etapas anteriores:

Cribado: consiste en limpiar el agua a través de rejillas o cribas, ya que el agua contiene residuos gruesos (residuos sólidos o basuras), para acondicionar el agua y tratar al máximo de retener sustancias gruesas y se puedan optimizar los procesos subsecuentes.

Medición del caudal del agua cruda: sistema destinado a registrar o totalizar la cantidad de agua captada, en este caso el caudal de diseño a tratar puede ser a través de un conducto (tubería) o un canal.

Dosificación de coagulante: es la cantidad óptima de coagulante que se determina a través de la prueba de jarras o de tratabilidad que consiste en la simulación en vasos de precipitado el proceso de coagulación floculación que se producirá en la planta de tratamiento y evaluar distintos parámetros durante o al final de los ensayos para caracterizar su funcionamiento.






Mezcla rápida y coagulación

Consiste en la aglutinación de las partículas suspendidas y coloidales presentes en el
agua mediante la adición de coagulantes.



Floculación

Es la aglutinación de partículas inducida por una agitación lenta de la suspensión coagulada.



Sedimentación

Es el proceso en el cual los sólidos suspendidos en el agua se decantan por gravedad,
previa adición de químicos coagulantes.



Filtración

Es el proceso mediante el cual se remueven las partículas suspendidas y
coloidales del agua al hacerlas pasar a través de un medio poroso.



Cloración

Consiste en la aplicación de cloro al agua, generalmente para desinfectar o para oxidar compuestos indeseables.



Acondicionamiento del pH

Es el proceso en el agua ya filtrada que consiste en la adición de químicos, por tanto, es un indicador esencial,
que nos permite determinar la idoneidad o no del agua para el consumo humano.



Almacenamiento

Depósito destinado a mantener agua para su uso posterior.



Distribución

Conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que conducen el agua desde el tanque
de almacenamiento o planta de tratamiento hasta los puntos de consumo.

Figura 13.
Esquema planta de tratamiento de agua con químicos




El tratamiento biológico involucra (acueductos rurales):

  • Cribado – Desarenación

  • Filtración dinámica

  • Filtración en medios gruesos

  • Filtración lenta en arena

  • Cloración

  • Almacenamiento

  • Distribución


Filtración en múltiples etapas (FIME)

Sirve para quitar parte de la turbiedad que trae el agua. Cuando el agua llega muy sucia, el filtro grueso dinámico se tapa en la parte de encima y evita que el lodo pase a los otros componentes.
Eliminan esas partículas de lodos más disueltas que pasaron de la filtración anterior.
Realiza descontaminación bilógica, consiste en quitarle al agua los microorganismos que causan enfermedades y la turbiedad que aún tiene después de pasar por los otros filtros. Cuando el filtro se opera bien y está funcionando normalmente, el agua que sale está libre de microorganismos y puede ser consumida sin riesgo para la salud. Proceso de filtración a baja velocidad (porque el medio filtrante es arena).






Figura 14.
Planta de tratamiento Filtración en Múltiples Etapas (FIME) en acueductos rurales

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Nota. Corregimiento de Mondomo, municipio de Santander de Quilichao