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Facultad de Ciencias Veterinarias -UNCPBA Tratamiento del agua a nivel domiciliario en situaciones de desastre para Argentina Cifuentes Juan Manuel Betelu, Ivana Paula; Tabera Anahi Diciembre, 2020 Tandil
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Facultad de Ciencias Veterinarias
-UNCPBA
Tratamiento del agua a nivel domiciliario en situaciones de desastre para
Argentina
Cifuentes Juan Manuel Betelu, Ivana Paula; Tabera Anahi
Diciembre, 2020
Tandil
Tratamiento del agua a nivel domiciliario en situaciones de desastre para
Argentina.
Tesis de la Carrera de Licenciatura en Tecnología de los Alimentos, presentada
como parte de los requisitos para optar al título de grado de Licenciado del
estudiante: Cifuentes Juan Manuel.
Director: Méd. Vet., Tabera Anahi.
Codirector: Méd. Vet., Betelú Ivana Paula.
Evaluador: Dra. Maria Cecilia Garcia
Resumen:
El objetivo de la presente tesis fue describir los métodos encontrados en la
bibliografía para el tratamiento de agua en el hogar, en cantidad y calidad
suficiente para satisfacer las necesidades de consumo en situación de desastre.
Para ello se realizó la búsqueda en los manuales utilizados en desastres “Carta
humanitaria y normas mínimas para la respuesta humanitaria” (proyecto esfera,
2018) y “Manual para situaciones de emergencia” del “Alto Comisionado de las
Naciones Unidas” (ACNUR) (ACNUR, 2000), para posteriormente realizar una
búsqueda sistematizada en bibliografía que investiga acerca de la eficacia,
limitaciones, cinemática y técnicas de utilización.
También se realizó un análisis de posibles alternativas para superar las
limitaciones de los métodos establecidos.
PALABRAS CLAVES: Agua, Bibliografía, Desastre, Tratamiento.
Índice:
1-Introducción: 1
1.1-Calidad del agua: 1
1.1. a- Aspectos microbiológicos 1
1.1. b- Organismos Indicadores 11
1.1. c- Características organolépticas 13
1.2-Generalidades sobre el tratamiento del agua: 15
1.3- Derecho al agua: 16
1.4-Agua en situación de desastre 17
1.4. a- Abastecimiento 20
2 Objetivo 22
2.1 Objetivo general: 22
2.2 Objetivos específicos: 22
3. Metodología: 23
4. Resultados 24
5. Análisis de búsqueda 39
5.1- Pretratamiento 39
5.2- Clarificación 40
5.2. a- Empleo de coagulantes: 41
5.2. b- Uso de filtros: 43
5.3- Desinfección 46
5.3. a-Cloración: 46
5.3. b- Hervido: 53
5.3. c- Desinfección solar: 54
6. Conclusión: 60
7. Bibliografía: 61
1
1-Introducción:
1.1-Calidad del agua:
“El agua es la esencia de la vida. El agua potable y el saneamiento son
indispensables para la vida y la salud, y fundamentales para la dignidad de toda
persona” (Oficina del Alto Comisionado de las Naciones Unidas para los
Derechos Humanos, 2003). Sin embargo, según un informe de las Naciones
Unidas, 748 millones de personas no gozan de una fuente de agua potable y
2.500 millones no poseen instalaciones de saneamiento (UNESCO, 2015).
Según el censo de 2010 en Argentina, 83% de la población tienen acceso
al agua potable por red pública y 49% de la población cuentan con cloacas
(Instituto Nacional de Estadísticas y Censo, 2010).
El agua, en su estado natural, no es pura. Dependiendo de su origen,
presentará diferentes contenidos de sales, minerales, gases, materias orgánicas
y contaminantes generados de forma natural o derivados de las actividades
humanas.
En el manual del “Alto Comisionado de las Naciones Unidas” (ACNUR),
se presentan distintas fuentes alternas como las aguas superficiales proveniente
de arroyos, ríos, estanques, lagos, presas y embalses, que no siempre son
potables, debido a una mayor susceptibilidad de ser alteradas, que las
subterráneas (ACNUR, 2000).
El agua de lluvia puede recogerse razonablemente pura de los tejados
de los edificios si éstos son limpios y adecuados, mientras que las subterráneas
están protegidas por el mismo suelo en los acuíferos, razón por la cual, la calidad
microbiológica del agua subterránea suele ser muy pura, debido a la filtración
natural al pasar por el subsuelo a través de los poros de las rocas.
En el caso del agua de mar puede utilizarse para casi todo, excepto para
beber, reduciendo así las necesidades de agua dulce.
1.1. a- Aspectos microbiológicos
El aspecto microbiológico del agua destinada al consumo humano, es el
de mayor riesgo para la salud humana, principalmente los patógenos que pueden
asociarse a la contaminación por heces humanas o excrementos de animales.
Pueden diferenciarse tres grupos principales: bacterias, virus y protozoos.
2
Bacterias: La mayoría de las bacterias patógenas que pueden ser
transmitidas por el agua infectan el aparato digestivo y son excretadas con las
heces de las personas o animales infectados. No obstante, hay también algunas
bacterias patógenas transmitidas por el agua que pueden proliferar en el agua y
en el suelo.
El signo más corriente de una enfermedad transmitida por el agua es la
diarrea. Las enfermedades que cursan con diarrea, pueden ser producto de un
abastecimiento de agua no potable, de un saneamiento y una higiene deficiente,
por lo tanto, las bacterias que causan la enfermedad pueden ser eliminadas casi
totalmente con un buen sistema de potabilización.
Las bacterias que son trasmitidas principalmente por el agua son:
Shigella, Vibrio cholerae, Escherichia coli, Salmonella, Aeromonas spp.,
Campylobacter y Yersinia enterocolítica. Descriptas en la tabla 1. l (Carvajal y
Oletta, 2012)
3
Tabla 1.l: Características de principales bacterias asociadas a diarrea por contaminación
de las aguas (Organización Panamericana de la Salud, 2020). Datos agregados de otras fuentes
#1(Rey y Silvestre, 2005) y #2(Organización Mundial de la Salud, 2006)
Agente causal
Dosis
infectiva
(UFC/ml)
Periodo de
incubación
Efectos relacionados con la
salud
Shigella
-Shigella flexneri
(países con
recursos limitados)
-Shigella sonnei
(países
desarrollados)
-Shigella boydii
-Shigella
dysenteriae
10 a 100 1-3 días
Shigelosis:
Fiebre, cefalea, dolor abdominal,
malestar general, anorexia y
vómitos en ocasiones, seguido por
evacuaciones líquidas, profusas
con sangre o moco.
-Fiebre alta también puede estar
asociada con convulsiones
Vibrio cholerae
Más de 200
serovariedades
103 a
106 12 h.-5 días
Cólera:
pérdida de sal y agua en forma de
diarrea masiva, pérdida de
electrolitos como el sodio y el
potasio
-Algunas otras serovariedades
pueden causar gastroenteritis, pero
no cólera.
4
Escherichia coli
-E. coli
Enterotoxigénica
(ETEC)
-E. coli
Enteropatógena
(EPEC)
-E. coli
Enterohemorrágica
(EHEC), puede
sobrevivir durante
largos períodos de
tiempo en el
agua
-E. coli
Enteroagregativa
(EAEC)
-E. coli
Enteroinvasiva
(EIEC)
-E. Coli
Enteroadherente
Difusa (ADEC)
-ETEC: 1
a 100
millones
-EPEC: 1
a 10.000
millones
-EHEC:
10 a
1.000
-EIEC:
100
millones
#1
-ETEC: 10-
72h.
- EPEC: 9-
12h.
-EHEC: 3 a
8 días
-EAEC: 20-
48h.
- EIEC: 10-
18h.
-ADEC:
S.D.
ETEC: Diarrea acuosa moderada-
severa sin sangre ni moco con dolor
cólico abdominal. Puede cursar con
vómitos, acidosis, astenia
acentuada, deshidratación y
febrícula. Es una enfermedad
autolimitada en menos de cinco
días
EPEC: Diarrea acuosa o diarrea
con moco, vómitos, fiebre y
deshidratación. La enfermedad en
los lactantes puede ser grave.
EHEC: SUH típico: Asociado a
diarrea sanguinolenta con dolor
abdominal que dura alrededor de
una semana. Luego se presentan
compromiso del estado general,
convulsiones focalizadas o
generalizadas, oliguria, hematuria e
insuficiencia renal. Puede cursar
pancreatitis.
EAEC: Diarrea acuosa con moco
sanguinolenta (33% de los casos) y
ocasionalmente fiebre (12% de los
casos). Puede causar diarrea
persistente (más de 14 días) en los
lactantes e interferir con el
crecimiento.
EIEC: Diarrea acuosa con moco o
sangre y cólicos abdominales
ADEC: Diarrea acuosa con moco o
sangre.
5
Salmonella
-S. entérica
(mayoría de las
especies
patógenas):
enterica (I),
salamae (II),
arizonae (IIIa),
diarizonae (IIIb),
houtenae (IV),
indica (VI) (los
más comunes son
S. enteritidis y S.
typhimurium)
-S. bongori
-S.
typhimuri
um:
<1.000
-Otras:
1.000 a
1*108
#1
6-48h.
Salmonelosis: Náuseas, vómitos y
diarrea de volumen moderado.
Otros síntomas son: fiebre,
cefaleas, mialgias.
Aeromonas spp SD1 SD
La enfermedad diarreica aguda se
presenta con fiebre <38,5°C,
deposiciones líquidas y en los niños
pequeños, vómitos.
Heces disenteriformes con moco y
sangre o heces coleriforme con
aspecto de “agua de arroz”.
Campylobacter
C. jejuni
C. coli,
C. laridis
C. fetus
1000
#2
2 a 4 días
#2
Dolor abdominal, diarrea (con o sin
sangre o leucocitos fecales),
vómitos, escalofríos y fiebre.#2
1 SD: Sin Datos
6
Yersinia
enterocolítica SD 3-7 días.
Se caracteriza por fiebre, dolor
abdominal y diarrea, aunque se
auto limita en 1-3 semanas. Las
complicaciones son: perforación del
íleon, sangrado rectal.
-Virus de origen entérico: Es un agente infeccioso microscópico que
solo puede replicarse dentro de las células de otros organismos. Este tipo de
unidades infecciosas microscópicas, están presentes en los intestinos de
humanos y animales. La eliminación mecánica de virus en el agua puede resultar
difícil debido a su pequeño tamaño y variaciones en la carga superficial. Por
tanto, la desinfección constituye una barrera importante para reducir
adecuadamente la concentración de virus en el agua potable.
Existen métodos estándar para recuperar y detectar virus entéricos, pero
requieren equipo de laboratorio especializado y personal altamente capacitado.
El procesamiento de las muestras también es relativamente costoso y, por lo
tanto, no es posible realizar un seguimiento de rutina de los virus entéricos en el
agua.
En la tabla 1. ll se muestra las características de los virus entéricos
humanos transmitidos por el agua (Health Canadá, 2019 a).
Tabla 1.ll: Características de los virus entéricos humanos transmitidos por el agua
(Health Canadá, 2019 a).
Agente
causal
Dosis
infectiva
Período de
incubación Efectos relacionados con la salud
Enterovirus SD
2 a 35 días;
mediana: 7
a 14 días
Meningitis, encefalitis, poliomielitis,
miocarditis; gastroenteritis;
dolencias respiratorias; infección
ocular; posibles complicaciones:
diabetes tipo 1, mialgia, síndrome de
fatiga crónica.
7
Virus
hepatitis A
(VHA)
SD
Se supone
que es bajo
(10-100
partículas
de virus)
15 a 50
días;
promedio:
28 días
Hepatitis leve, generalmente <2
meses; en un pequeño porcentaje de
casos, la enfermedad prolongada o
recurrente hasta por 6 meses el 70%
de las infecciones son asintomáticas
en niños <6 años; generalmente
sintomático en niños mayores,
adultos, ictericia en la mayoría de los
pacientes.
Virus
hepatitis E
(VHE)
SD
15 a 60
días;
promedio:
40 días
Hepatitis; alta tasa de mortalidad
durante el embarazo.
Norovirus
Mucha
incertidumbr
e sobre la
dosis
infecciosa,
pero
considerada
altamente
contagiosa
12 a 48 h.
Gastroenteritis (incluyendo vómitos
agudos, diarrea acuosa sin sangre
con calambres abdominales y
náuseas), por lo general dura de 24 a
48h.
Deshidratación es la complicación
más común, puede conducir a la
hospitalización.
Posibilidad de desarrollar inmunidad a
tipos específicos, pero de duración
indefinida,
Rotavirus
Dosis
infecciosa
mediana: ~
6 partículas
virales
<48 h.
Gastroenteritis; diarrea acuosa severa
que causa deshidratación,
especialmente en niños pequeños.
Los síntomas generalmente duran de
3 a 8 días.
8
Adenovirus
Varía según
el tipo:
> 150
partículas
para el
adenovirus
de serotipo
7, pero
pueden ser
tan
pequeñas
como 5
partículas
2 a 14 días Gastroenteritis; dolencias
respiratorias; infecciones oculares.
Aichivirus SD SD Diarrea, náuseas, vómitos, dolor
abdominal y fiebre.
Astrovirus SD 1-5 días Gastroenteritis
Poliomavirus
SD
La mayoría de las personas
infectadas son asintomáticas;
leucoencefalopatía multifocal
progresiva que juega un papel en
ciertos cánceres en humanos.
Sapovirus Baja 1 a 2 días Gastroenteritis, pero asintomática en
muchos casos.
-Protozoos: De las enfermedades por protozoos asociados al agua,
notificadas en todo el mundo, la mayoría son causados por (Standard Methods,
2017):
-Cryptosporidium spp. (51%), Los ooquistes son infecciosos
inmediatamente después de ser excretados.
-Giardia (41%), Los quistes son infecciosos inmediatamente
después de ser excretados.
-Entamoeba histolytica (2,8%),
9
-Cyclospora cayetanensis (1,8%), requieren un período de
maduración externa (5 a 14 días a 22 a 32 ° C)
-Toxoplasma gondii (0,9%), Los felinos son los únicos animales
que se sabe que actúan como huéspedes definitivos con período de
maduración externa de 1 a 5 días.
-Isospora belli (0,9%)
-Blastocystis hominis (0,6%)
Estos son caracterizados en la tabla 1. lll.
Como los quistes de protozoos son altamente resistentes a los
compuestos clorados la forma más eficaz de reducir los quistes y ooquistes en
el agua potable es mediante una combinación de tecnologías de eliminación e
inactivación mecánicas. Los procesos de eliminación mecánica, como la
tecnología de filtración, reducen los niveles de quistes y ooquistes cuando estos
procesos alcanzan una turbidez límite de 0,5 UNT (Unidades Nefelométricas de
Turbiedad) para; entre otras cosas, tratar de garantizar su ausencia. (Health
Canadá, 2019 b).
Tabla 1.lll: Características de los principales protozoos transmitidos por el agua
(Organización Mundial de la Salud, 2006). Datos agregados de #3 (Marshall et al,. 1997)
Agente causal Dosis
infectiva
Periodo de
incubación Efectos relacionados con la salud
Giardia
G. intestinalis
(género que se
le atribuye
mayor
infección)
< 10
quistes
1 a 2
semanas
Las infecciones pueden ser
asintomáticas, tanto en adultos como en
niños.
Los síntomas de la giardiasis suelen
incluir diarrea y cólicos; sin embargo, en
casos graves pueden aparecer
trastornos de hipoabsorción,
principalmente en niños de corta edad.
10
Cryptosporidiu
m
C. hominis
C. parvum
(responsable de
la mayoría de
las infecciones)
< 10
quistes
7 a 10
días.
Diarrea de resolución espontánea,
acompañada en ocasiones de náuseas,
vómitos y fiebre, que suele desaparecer
en una semana en personas sanas,
pero que puede prolongarse durante un
mes o más.
Toxoplasma
gondii SD 5 y 23 días
La toxoplasmosis suele ser
asintomática en las personas. En un
pequeño porcentaje de casos, se
presentan síntomas parecidos a los de
la gripe, linfoadenopatía y
hepatoesplenomegalia.
Tras la reactivación de los quistes
puede generar neumonía o trastornos
neurológicos graves.
Cyclospora
cayetanensis SD
1 semana
#3
Los síntomas clínicos de la
ciclosporiasis incluyen diarrea líquida,
cólicos, pérdida de peso, anorexia,
mialgia y, en ocasiones, vómitos o
fiebre, o ambos.
Autolimitante en un período de 2 a 3.
11
Entamoeba
histolytica
< 10
quistes
#3
1 a 14
semanas
Aproximadamente el 10% de las
personas infectadas presentan
disentería o colitis. Los síntomas de la
disentería amebiana incluyen diarrea
con cólicos, dolor en la parte baja del
abdomen, febrícula y presencia de
sangre y moco en las heces. Las
úlceras provocadas por la invasión de
los trofozoítos pueden evolucionar a las
úlceras con forma de botella típicas de
la colitis amebiana. Entamoeba
histolytica puede invadir otras partes del
organismo, como el hígado, los
pulmones y el cerebro, en ocasiones
con desenlace mortal.
1.1. b- Organismos Indicadores
Los Organismos Indicadores son grupos de gérmenes de enumeración
fácil, cuya presencia señala su deficiencia en la calidad microbiológica. Se
determina con la detección de grupos de organismos normalmente presentes en
las heces de seres humanos y animales dando a entender que el agua estuvo
expuesta a condiciones que pudieron determinar la llegada de microorganismos
peligrosos y/o permitir la proliferación de especies patógenas o toxigénicas.
Existe un grupo de enfermedades conocidas como enfermedades
hídricas, su vía de transmisión se debe a la ingestión de agua contaminada. Es
entonces conveniente determinar la potabilidad desde el punto de vista
bacteriológico.
Buscar gérmenes trae inconvenientes, ya que normalmente aparecen en
escasa cantidad. Por otra parte, su supervivencia en este medio desfavorable y
la carencia de métodos sencillos y rápidos, llevan a que su investigación no sea
satisfactoria, máxime si se hallan en número reducido (Tabera et al., 2017).
12
En vista de estos inconvenientes se ha buscado un método más seguro
para establecer la calidad higiénica de las aguas, método que se basa en la
investigación de bacterias coliformes como indicadores de contaminación fecal.
El agua que contenga bacterias de ese grupo se considera
potencialmente peligrosa, pues en cualquier momento puede llegar a vehiculizar
bacterias patógenas, provenientes de portadores sanos, individuos enfermos o
animales.
Los que actualmente establece el Código Alimentario Argentino (C.A.A.)
como indicadores de calidad microbiológica del agua, son coliformes totales, E.
coli y Pseudomonas aeruginosa.
1. Bacterias mesófilas viables: no más de 500 UFC en 1ml
2. Bacterias coliformes: igual o menor a 3 NMP en 100ml
3. Ausencia de E. coli en 100ml
4. Ausencia de Pseudomona aeruginosa en 100ml
Microorganismos Aerobios En el recuento de microorganismos
aerobios mesófilos se estima la flora total, pero sin especificar tipos de
gérmenes. Se usa para evaluar la eficiencia de los tratamientos. Aunque éstos
no indican necesariamente la presencia de organismos patógenos, un
incremento súbito podría ser una señal de posible contaminación. Lo ideal es
que los valores de éstos sean tan bajos como fuese posible (Calderón y Pascual,
2000).
Coliformes Totales: Grupo de organismos, bacilos Gram (-), que
fermentan la lactosa con producción de ácido y gas entre los 30 y 37°C. Dentro
de este grupo se encuentran los siguientes microorganismos: Escherichia,
Enterobacter, Klebsiella y Citrobacter, entre otros. El grupo Coliforme es usado
sólo como indicador de la contaminación microbiológica, tratamiento inadecuado
o contaminación posterior (Calderón y Pascual, 2000).
Las especies Enterobacter y Klebsiella colonizan con frecuencia las
superficies interiores de las cañerías de agua y tanques de almacenamiento.
Creciendo para formar una biopelícula cuando las condiciones son favorables,
es decir, presencia de nutrientes, temperaturas cálidas, bajas concentraciones
de desinfectantes y tiempos largos de almacenamiento (Marchand, 2002).
E. coli: es huésped constante del intestino del hombre y de los animales
de sangre caliente. Por su especificidad está considerado como un buen índice
13
de contaminación fecal. Tiene el inconveniente de vivir poco tiempo en el
ambiente extra entérico, por lo que su presencia en los alimentos indica
contaminación reciente. Incluyen bacilos Gram-negativos (G-), aerobios y
anaerobios facultativos, no formadores de esporas capaces de fermentar la
lactosa produciendo ácido y gas a una temperatura de 45°C dentro de un período
de 24-48h. (Calderón y Pascual, 2000).
Pseudomona aeruginosa: es un bacilo Gram-negativo, oxidasa positiva,
móvil, produce dos tipos de pigmentos solubles en agua, aunque existen clases
no pigmentadas, reduce nitratos a nitrito y produce gas (esto último no siempre
es positivo), licua la gelatina en forma rápida. Es un patógeno oportunista que
afecta a niños muy pequeños, adultos en edad avanzada o a personas
inmunodeprimidas (Marchand, 2002).
1.1. c- Características organolépticas
Este factor tiene importancia en la aceptación o rechazo de los
consumidores y hacen referencia principalmente a dos aspectos, que son sabor
y olor. Si el agua potable no tiene buen sabor (debido a niveles de salinidad,
cloro o sulfuro de hidrógeno a los que las personas no están acostumbradas),
pueden preferir beber de fuentes de agua que tengan mejor sabor, pero que no
sea segura (Asociación Esfera, 2018).
Los sabores y olores pueden ser causados por compuestos volátiles
producidos por biomasa microbiana (actinomicetos, cianobacterias y hongos)
que se originan en el ambiente. Algunas sustancias inorgánicas imparten sabor
desagradable a concentraciones menores que las tóxicas. Los terpenoides,
sulfuros y ácidos grasos poliinsaturados se consideran los más malolientes.
Los métodos de purificación que involucran el uso de cloro algunas veces
convierten sustancias de olor suave, como las aminas y fenoles, en sustancias
de intenso olor, como las cloraminas y los clorofenoles (Agence de la santé
publique du Canada, 2020).
Otras características físicas que pueden considerarse de tipo
organoléptico, pero que se miden fotométricamente, son color y turbiedad que
dan una percepción óptica que no solo afecta al aspecto estético del agua.
El color está causado por sustancias disueltas que pueden tener origen
orgánico (por la descomposición) o inorgánico (metales como el hierro pueden
14
dar color al agua). Sin embargo, tiene gran importancia ya que un agua altamente
coloreada (especialmente a causa de la descomposición) que sea
posteriormente desinfectada, puede dar lugar a la aparición de subproductos de
cloración que son probadamente cancerígenos, como es el caso de los
trihalometanos (THM) y ácidos haloacéticos (AHA) (Agence de la santé publique
du Canadá, 2020).
La turbidez es una percepción óptica resultante de la dificultad del paso
de la luz a través de una muestra de agua. Está causada por sustancias y
material insoluble en suspensión; como arcilla (principalmente), sedimentos,
partículas orgánicas coloidales, plancton y microorganismos. La materia
orgánica aumenta antes de los cambios en la turbidez y puede permanecer alta
después de que regrese a las condiciones de referencia. Valores altos de
turbidez se relacionan con un aumento en la demanda de coagulante, productos
para ajustes de pH y desinfectantes, aumento en los tiempos de filtración, un
mayor crecimiento biológico en el sistema de distribución debido a
concentraciones más altas de carbono orgánico residual y por lo tanto mayor
formación de THM y AHA (Agence de la santé publique du Canada, 2020).
En resumen, una alta turbidez reduce la acción del desinfectante y
aumenta la demanda del mismo. Adicionalmente, la turbidez estimula el
crecimiento bacteriano, razón por la cual debe disminuir, antes de llegar a la
etapa de desinfección.
Otros aspectos, que, si bien no tienen efecto en la salud, sí lo tienen en
los procesos de tratamiento del agua. Entre los que se aprecian más importantes
para el objetivo del trabajo destacan la temperatura y el potencial de hidrogeno
(pH).
La temperatura estabiliza el desarrollo de microorganismos y disminuye
la solubilidad de los gases, dificultando la desinfección generando mal sabor por
la pérdida de oxígeno (O2) y el pH influye en el comportamiento de las sales
coagulantes y en la eficacia de los desinfectantes. En el caso del cloro, prevalece
a pH más bajo el compuesto clorado más efectivo (HClO; ácido hipocloroso)
sobre otro de menor poder desinfectante (OCl-; ion hipoclorito) (Lozano-Rivas y
Bravo, 2015).
15
Gráfico 1.l: Porcentaje de HClO e OCl- según el pH (Lozano-Rivas y Bravo, 2015).
1.2-Generalidades sobre el tratamiento del agua:
El tratamiento del agua es el conjunto de operaciones o procesos que se
realizan sobre el agua cruda (agua natural que no ha sido sometida a ningún tipo
de tratamiento) para modificar sus características organolépticas, físicas,
químicas o microbiológicas, con el propósito de hacerla apta para el consumo
humano cumpliendo con los requisitos establecidos en el C.A.A.
Con el fin de clasificar las unidades de procesamiento para el tratamiento
del agua, se toma la clasificación que se utiliza en “Potabilización del agua:
Principios de diseño, control de procesos y laboratorio”. Se describen tres etapas
principales Pre tratamientos, Clarificación y Desinfección (Lozano-Rivas y Bravo,
2015).
Pre tratamientos: Dependiendo de la calidad del agua cruda podrá ser
necesario el uso de unidades preliminares para el tratamiento del agua potable.
Estas unidades tienen como objetivo la preparación del agua para las
operaciones y procesos de clarificación posteriores. Se los puede clasificar en
dos grupos, como desbaste y sedimentación.
El objetivo del desbaste es eliminar el material grueso que se encuentra
flotando en la superficie del agua cruda mediante el uso de rejillas mallas o
trampas flotantes.
El objetivo de la sedimentación es la eliminación del material grueso en
suspensión como limos, arcillas y arenas. Para esto se emplean desarenadores,
presedimentadores, prefiltros o micro tamices.
Se debe agregar también la oxidación, que puede ser de manera química,
mediante el uso de cloro; permanganato de potasio, ozono o peróxido de
hidrógeno o mediante aeración que se usa especialmente como pretratamiento
16
de aguas subterráneas que presentan niveles muy bajos de O2 y altas
concentraciones de hierro, magnesio, anhídrido carbónico y otros compuestos
orgánicos que causan olores y sabores.
Clarificación: Es la eliminación de coloides y otras sustancias no
sedimentables a través de las siguientes etapas básicas: coagulación,
floculación, sedimentación y filtración.
Una parte de los sólidos suspendidos naturalmente en las aguas son
coloides que tienen tamaños entre 1 y 1.000 nanómetros, los cuales tienen
cargas electronegativas (fuerzas repulsivas) en su superficie que impiden su
aglomeración y una velocidad de sedimentación virtualmente nula. Para que los
coloides puedan retirarse del agua, deben efectuarse dos acciones:
desestabilización y agregación.
Desinfección: La desinfección del agua tiene como objeto la eliminación
de organismos patógenos; no obstante, no implica la eliminación de todos los
organismos vivos ni la obtención de un agua esterilizada.
Influyen en la desinfección el tipo y concentración de los organismos que
deben destruirse, tipo y concentración del desinfectante, tiempo de contacto y
características del agua como turbidez, color, pH y temperatura.
1.3- Derecho al agua:
En 1976, entran en vigor los artículos 11 y 12 del Pacto Internacional de
Derechos Económicos, Sociales y Culturales del cual deriva el derecho humano
al agua y saneamiento, pero no es reconocido de manera formal (Organización
de las Naciones Unidas, 1976).
En 2002, el Comité de Derechos Económicos, Sociales y Culturales
adoptó la Observación General nº 15 sobre el derecho al agua.
El artículo establece que "El derecho humano al agua es indispensable
para una vida humana digna". La Observación nº 15 también define el derecho
al agua como el derecho de cada uno a disponer de agua suficiente, saludable,
aceptable, físicamente accesible y asequible para su uso personal y doméstico
(Red Internacional para los Derechos Económicos, Sociales y Culturales, 2002).
En el 2010 fue formalmente reconocido por la Asamblea General de las
Naciones Unidas estableciendo que el derecho al agua potable y al saneamiento
es un derecho humano esencial para el pleno disfrute de la vida, pidiendo a los
17
Estados que proporcionen recursos financieros y propicien el aumento de la
capacidad y la transferencia de tecnología.
Las personas dependemos del agua por el uso directo que hacemos de
ella (bebida, aseo e higiene), por otra parte, el agua también es un elemento que
puede poner en riesgo el bienestar humano debido a su relación con fenómenos
naturales extremos como inundaciones, sequías y tsunamis o por ser un vector
de enfermedades cuando está contaminada o no se ha tratado adecuadamente
antes de su consumo.
Según datos de la Agencia de Evaluación Ambiental de los Países Bajos,
a nivel mundial en promedio por año el número de personas que pierden la vida
por el impacto de las inundaciones (6.000 personas), las sequías (1.100
personas) y los conflictos (5.000 muertes por guerra) son ampliamente
superados por el número de personas afectadas o muertas por servicios
inadecuados de agua potable y saneamiento (780.000 personas por diarrea y
cólera) (Programa Mundial de la UNESCO de Evaluación de los Recursos
Hídricos, 2019).
1.4-Agua en situación de desastre
Un desastre es un evento calamitoso, repentino o previsible, de origen
natural o antrópico que trastorna seriamente el funcionamiento de una
comunidad o sociedad y causa pérdidas humanas, materiales, económicas y
ambientales. Desbordando la capacidad de la comunidad o sociedad afectada
para hacer frente a la situación a través de sus propios recursos estando
vinculada a la capacidad de resiliencia. (Federación Internacional de Sociedades
de la Cruz Roja y de la Media Luna Roja, 2020).
En conclusión; un peligro, combinado con vulnerabilidad e incapacidad
para reducir sus consecuencias negativas potenciales, da lugar a un desastre.
El término es abarcativo para desastre natural, conflicto armado, fenómenos de
evolución lenta o rápida en entorno rural o urbano, así como emergencias
políticas complejas
Alrededor del 90% de todos los desastres naturales están relacionados
con el agua. Durante el período 1995–2015, el número de inundaciones aumentó
de un promedio anual de 127 en 1995 a 171 en 2004 (Organización de las
Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura, 2019).
18
En un desastre las instalaciones de abastecimiento de agua pueden sufrir
daño físico, causado directamente por el impacto del desastre o la maquinaria
pesada de las operaciones de socorro. Es frecuente que el agua de las tuberías
se contamine, las unidades del tratamiento de agua fracasen debido a los
cambios en la calidad del agua y puede haber interrupciones en el suministro de
energía eléctrica y cortocircuitos, así como fallas en la comunicación y en el
transporte (Organización Mundial de la Salud y organización panamericana de
la salud, 1999).
El agua y el saneamiento son determinantes para la supervivencia en la
primera fase de respuesta de un desastre ya que las personas afectadas, suelen
estar expuestas a contraer enfermedades hídricas considerando que el agua es
uno de los principales medios de transmisión de enfermedades, por
consiguiente, al proveer la cantidad adecuada de agua a las poblaciones
afectadas, las autoridades deben asegurar su potabilidad (Organización Mundial
de la Salud y organización panamericana de la salud, 1999).
Dada la extensión y complejidad del territorio argentino sumado a la
complejidad que supone un desastre de origen antrópico o natural con la
complejidad del sistema de gobierno y organización administrativa argentina,
resulta difícil unificar el nivel de exposición a los distintos escenarios de riesgo
para todo el territorio, resultando conveniente separar el territorio en regiones.
Se muestra en la Tabla 1.lV las regiones Centro, Patagonia, Cuyo,
Noroeste Argentino (NOA), Nordeste Argentino (NEA) y el Área Metropolitana de
Buenos Aires (AMBA) con sus posibles escenarios en base a datos recolectados
desde 1970 a 2007. (Programa Nacional de Prevención y Reducción del Riesgo
de Desastres, 2012).
19
Tabla 1.lV: Regiones de Argentina y el grado de ocurrencia de distintos desastres
(Programa Nacional de Prevención y Reducción del Riesgo de Desastres, 2012).
Centro Patagonia Cuyo NOA NEA AMBA
Terremoto Bajo Bajo Muy alto Alto Muy bajo Muy bajo
Erupción
volcánica Bajo Muy alto Medio Alto Muy bajo Muy bajo
Remoción de
masa Medio Alto Alto Muy alto Bajo -
Inundación
regional Muy alto - - - Muy alto -
Inundación del
núcleo urbano Muy alto Muy bajo Bajo Medio Muy alto Muy alto
Inundación de
llanura Muy alto - Muy bajo - Muy alto -
Tormenta
severa Muy alto Muy alto Alto Muy alto Muy alto Muy alto
Grandes
Nevadas Muy bajo Muy alto Alto Medio - -
El Niño -
Oscilación Sur
Cálido
- - - - Muy alto -
El Niño -
Oscilación Sur
Frío
- - - - Medio -
Incidentes con
materiales
peligrosos
(instalaciones
fijas)
Medio Alto Medio Muy bajo Bajo Alto
Incidentes con
materiales
peligrosos
(Transporte)
Medio Alto Medio Bajo Medio Muy alto
Incidentes con
presas Bajo Muy alto Medio Muy alto Medio -
20
1.4. a- Abastecimiento
En situaciones extremas como las que se acaban de describir es posible
que no se disponga de agua en cantidad y calidad suficiente como ya se explicó,
por esto la “Carta Humanitaria y Normas Mínimas para la Respuesta
Humanitaria” se vale de dos “Normas Mínimas” “Norma 2.1: Acceso y cantidad
de agua” y “Norma 2.2: Calidad del agua” y sus respectivas acciones claves para
garantizar la supervivencia, siendo la prioridad proporcionar agua en cantidad
adecuada, aunque sea de calidad intermedia (Asociación Esfera, 2018).
Respecto al acceso y cantidad de agua, “las personas tienen acceso
equitativo y asequible a una cantidad adecuada de agua segura para beber y
para sus necesidades domésticas.” Para el agua de bebida se debe identificar
las fuentes más apropiadas (número máximo de personas que utilizan una
instalación de suministro de agua, distancia y tiempo de espera) y determinar
cuánta agua hace falta, mínimo de 15 litros por persona por día para uso general
y 3 litros para supervivencia (beber y comer) (Asociación Esfera, 2018).
Respecto a la calidad del agua, “el agua tiene un sabor agradable y es de
calidad suficiente para beber y cocinar, así como para la higiene personal y
doméstica, sin generar riesgos para la salud”. Centrándonos en el agua para
beber y cocinar se debe:
-Identificar y reducir los riesgos de salud pública (<10UFC/100 ml 0,2 a
0,5mg/L de cloro residual y <5UNT),
-Determinar el método más apropiado para garantizar la calidad (hervido,
la cloración, la desinfección solar, el filtrado cerámico, el filtrado lento en arena,
el filtrado por membranas, la floculación y desinfección)
-Reducir al mínimo la contaminación del agua posterior a la entrega o
tratamiento (Asociación Esfera, 2018).
Cuando no sea posible operar un sistema de tratamiento centralizado, se
deberá realizar un Tratamiento Doméstico de Agua y Almacenamiento Seguro
(TDAS) que son el hervido, la cloración, la desinfección solar, el filtrado cerámico,
el filtrado lento en arena, el filtrado por membranas y la floculación y desinfección
(Asociación Esfera, 2018).
La elección del método puede resultar compleja ya que se debe tomar en
cuenta el estado del sistema de abastecimiento, la calidad del agua, la
21
aceptación, disponibilidad de elementos y el clima. Esto se ve de manera clara
en el árbol de decisiones presente en la imagen 1.l.
Imagen 1.l: Adaptación de Árbol de decisiones para elegir el tratamiento en el hogar (proyecto
esfera, 2018).
El agua debe ser aceptable para las personas afectadas y reunir las
condiciones de salubridad, porque la población beberá cualquier agua que sepa
y tenga un aspecto aceptable, exponiéndose sin saberlo a los peligros de los
organismos microbiológicos. Así pues, “es preferible disponer de una gran
cantidad de agua razonablemente potable que de una cantidad más pequeña de
agua muy pura” (ACNUR, 2000).
22
La reducción de la cantidad de agua disponible para las personas afecta
directamente al estado de salud general de las mismas e incluso el agua de
calidad intermedia puede utilizarse para prevenir la deshidratación, reducir el
estrés y evitar enfermedades diarreicas (Asociación Esfera, 2018). La
contaminación del agua por las heces humanas es la más importante, aunque
también las heces de los animales. La contaminación producida por la orina es
una amenaza significativa únicativa en zonas donde la esquistosomiasis urinaria
(Schistosoma haematobium) es endémica (Abilés, 2008).
En el marco actual de desafíos climáticos, geográficos, económicos,
sociales, culturales y la necesidad de brindar investigaciones sobre la temática
realizadas desde el 1/01/2000 al 01/10/2020 se propone el siguiente objetivo
para el trabajo de tesis:
2. Objetivos
2.1 Objetivo general:
-Describir los métodos encontrados en la bibliografía para el tratamiento
de agua en el hogar en cantidad y calidad suficiente para satisfacer las
necesidades de consumo en situación de desastre.
2.2 Objetivos específicos:
-Realizar un listado de los métodos existentes para el tratamiento del agua
en el hogar.
-Describir la eficacia, limitaciones, cinemática y técnica de utilización para
los métodos.
23
3. Metodología:
Para la búsqueda bibliográfica, se procedió de la siguiente manera:
-Se realizó una búsqueda de los métodos descritos en los manuales de
emergencias de la Asociación Esfera de 2018 y del Alto Comisionado de las
Naciones Unidas para los Refugiados (ACNUR) de 2000 para clasificarlos según
objetivos en métodos para la desinfección, clarificación o pretratamiento
(Lozano-Rivas y Bravo, 2015).
-Se realizó una búsqueda de los manuales técnicos que expliquen la
aplicación de los métodos y posteriormente se realizó una búsqueda
sistematizada de distintos trabajos que expliquen la cinemática del método, la
eficiencia (según clasificación) las limitaciones y posibles innovaciones para
sortear las mismas.
24
4. Resultados
Título Autores Radicación Fecha de
publicación Aporte a la temática
Manual para
situaciones de
Emergencia
ACNUR ACNUR 2000
-Mención de otros
pretratamientos
(Pretratamiento)
-Medición del cloro
libre (Desinfección)
-Procedimiento
para el hervido del
agua (Desinfección)
Efectos de la
operación del filtro en
la eliminación de
patógenos microbianos
de Cryptosporidium.
Huck, PM,
Coffey, BM,
Emelko, MB,
Maurizio, DD,
Slawson, RM,
Anderson,
WB
O'Melia, CR
Journal ‐
American
Water
Works
Associatio
n
2002
Efecto de la
coagulación frente
a Cryptosporidium
parvum
(Clarificación)
Valoración de la
actividad desinfectante
de Perasafe sobre
cepas de referencia
Espigares
Garcıa, M.
Hig.Sanid.
Ambient 2002
Uso de ácido
peracético
(Desinfección)
Impacto de las
fluctuaciones de la
turbidez del agua
cruda en la calidad del
agua potable en un
sistema de distribución
Gauthier, V.,
Barbeau, B.,
Tremblay, G.,
Millette, R. y
Bernier, AM
Revista de
ingeniería
y ciencia
ambiental
2003
Riesgo de
encontrar esporas
durante eventos
turbios
(Clarificación)
25
Occurrence of THMs
and HAAs in
experimental
chlorinated waters of
the Quebec City area
(Canada)
-Serodes
Jean-B.
-Rodriguez
Manuel J.
-Hanmei
-Bouchard
Christian
Chemosph
ere 2003
Variables que
afectan la
formación de
subproductos de la
cloración
(Desinfección)
Evaluation of a new
water treatment for
point-of-use household
applications to remove
microorganisms and
arsenic from drinking
water
Souter, P. F.,
Cruickshank,
G. D.,
Tankerville,
M. Z.,
Keswick, B.
H., Ellis, B.
D.,
Langworthy,
D. E., ... &
Perry, J. D
Journal of
Water and
Health
2003
Investigación de la
eficiencia del sobre
purificador
(Desinfección)
Desinfección solar del
agua: guía de
aplicación.
-Meierhofer,
R.,
-Wegelin, M.
Programa
de Agua y
Saneamien
to, Región
América
Latina y el
Caribe
2003
-Explicación de la
radiación solar
-Patógenos en el
agua su relación
con SODIS y sus
limitaciones
(Desinfección)
-Regiones
favorables.
-Efectividad del
método
26
La turbidez como
indicador básico de
calidad de aguas
potabilizadas a partir
de fuentes
superficiales.
Propuestas a propósito
del estudio del sistema
de potabilización y
distribución en la
ciudad de Concepción
del Uruguay
Marcó, L.,
Azario, R.,
Metzler, C., &
García, M. D.
Higiene y
Sanidad
Ambiental
2004
Relación entre la
turbiedad y la
contaminación
microbiológica
(Clarificación)
Detection of infectious
Cryptosporidium in
filtered drinking water.
-Aboytes
-Di Giovanni,
-Abrams,
-Rheineck,
-McElroy,
-Shaw,
-Lechevallier,
American
Water
Works
Associatio
n,
2004
Riesgo de
encontrar
Cryptosporidium
(Clarificación)
Tratamiento alternativo
para la remoción de
hierro en agua de
abastecimiento
municipal
Arnau, V.,
Gerardo, M.
Rojas, C. H.
Higiene y
Sanidad
Ambiental
2004
Sinergia entre la
doble dosis de cloro
y la oxigenación
(Pretratamiento)
Filtros de agua de
cerámica doméstica
para la prevención de
la diarrea: una prueba
aleatorizada y
controlada de un
programa piloto en
Colombia
- Clasen
thomas
-Garcia parra
gloria
-Sophie
boisson
-Simon collin
The
American
journal of
tropical
medicine
and
hygiene
2005
Modelo del sistema
de filtro utilizado en
Clasen y Boisson,
2006 (Clarificación)
27
Pollutant removal from
aquaculture
wastewater using the
biopolymer chitosan at
different molecular
weights. Journal of
environmental science
and health
Chung, Y. C.,
Li, Y. H., &
Chen, C. C.
Journal of
environme
ntal
science
and health
2005
Uso del coagulante
natural quitosano
(clarificación)
Filtros de agua de
cerámica para el hogar
para el tratamiento de
agua potable en
respuesta a desastres:
una evaluación de un
programa piloto en la
República Dominicana
-T. Clasen
-S. Boisson
Water
Practice
and
Technolog
y
2006
Estudio de caso de
filtro tipo vela
(Clarificación)
Tratamiento y
desinfección de agua
para consumo humano
por medio de cloro
guía técnica
Morales
Carlos y
Solsona
Felipe
Solsona
Ministerio
de salud
pública y
asistencia
social
2006
Método de
aplicación del cloro
a nivel domiciliario
(Desinfección)
Eficacia de la
desinfección solar de
Escherichia coli ,
Shigella flexneri ,
Salmonella
Typhimurium y Vibrio
cholerae
-Berney
-H.‐U.
Weilenmann
-A. Simonetti
-T. Egli
Journal of
Applied
Microbiolo
gy
2006
Salmonella
Typhimurium como
indicador SODIS
(Desinfección)
28
Remoción de hierro y
manganeso por
oxidación-filtración
para agua potable
-Burbano
-Sánchez
Avances
en
investigaci
ón y
desarrollo
en agua y
saneamien
to para el
cumplimien
to de las
metas del
milenio
2007
Comparación de la
aeración y doble
dosis de cloro
(Pretratamiento)
Calidad microbiológica
de la arcilla bentonita.
Capacidad de
remoción de
Escherichia coli ATCC
10536 en el agua
potable
Gómez
D’angelo Y.
T., González
González M.
I., Santa Cruz
Salfrán L.,
Chiroles
Rubalcaba S
y GARCÍA C.
G.
Higiene y
Sanidad
Ambiental
2007
Uso de coagulante
natural arcilla
bentonita
(Clarificación)
Fundamentos de la
determinación de
parámetros cinéticos
para microorganismos
de interés en
tratamiento térmico de
alimentos
-Vásquez-
Aguilar, M.
Temas
selectos de
ingeniería
de
alimentos
2007
-Resistencia de los
microorganismos al
hervido y
acción contra
patógenos
(Desinfección)
29
Evaluación de la
eliminación de
Escherichia coli en el
schmutzdecke de
biofiltros de velocidad
lenta
-Unger
Michael
-Collins M.
Robin
Journal ‐
American
Water
Works
Associatio
n
2008
Proceso de acción
del schmutzdecke
(Clarificación)
Efecto bactericida de
la desinfección solar
del agua en
condiciones reales de
luz solar
- Boyle
-C. Sichel
-P.
Fernández-
Ibáñez
-GB Arias-
Quiroz
-M. Iriarte-
Puña
-A. Mercado
-E. Ubomba-
Jaswa
-KG
McGuigan
Microbiolo
gía de
salud
pública
2008
Deficiencia contra
esporas de SODIS
(Desinfección)
Reducciones de E. coli
, echovirus tipo 12 y
bacteriófagos en un
filtro de arena lento a
escala doméstica
operado de manera
intermitente
-Elliott
-Stauber
-Koksal
-DiGiano
-Sobsey
Investigaci
ón del
agua
2008
Carga típica y
tiempos del filtro de
arena biológico
(Clarificación)
30
Manejo y
almacenamiento
seguros del agua de la
casa en situaciones de
emergencia
Fédération
internationale
des Sociétés
de la Croix-
Rouge
Fédération
internation
ale des
Sociétés
de la
Croix-
Rouge
2008
Uso de filtro rápido,
filtro de bioarena y
filtro de cerámica
(Clarificación)
Uso de sobre
purificador
(Desinfección)
Aspecto negativo
del hervido
(Desinfección)
-Ventajas y
desventajas del
método SODIS
(Desinfección)
Efectos de los
trihalometanos sobre
la salud
Sánchez
Zafra Alicia
Higiene y
Sanidad
Ambiental
2008
-Formación de
subproductos de la
cloración
(Desinfección)
-Efecto del exceso
del cloro, efecto
tóxico
(Desinfección)
Influencia del diseño y
las condiciones de
funcionamiento en la
eliminación del
bacteriófago MS2
mediante filtración
lenta de arena en
varias etapas a escala
piloto
-Anderson,
W. B.,
-DeLoyde, J.
L.,
-Van Dyke,
M. I.,
-Huck, P. M.
Journal of
Water
Supply:
Research
and
Technolog
y
2009
Remoción de
bacteriófagos con
filtros de arena
biológicos
(Clarificación)
31
Manual de
tratamientos del agua
de consumo humano.
Álvarez, F.
Castilla y
León:
Gráficas
Lafalpoo
2009
-Generalidades del
filtrado y filtrado con
carbón activado
(Clarificación)
-Presentaciones del
cloro y reacción con
el agua
(Desinfección)
-Demanda de cloro
(Desinfección)
Subproductos de la
cloración
(Desinfección)
Degradación Helio
Fotocatalítica de
Escherichia coli en
sistemas tipo
Desinfección SODIS,
con Dióxido de Titanio
modificado
-Castro, C.
A.,
-Arámbula, A.
L.,
-Centeno, A.,
-Giraldo, S. A.
Informació
n
tecnológica
2009
Degradación
Fotocatalítica y
SODIS
(Desinfección)
Lethal synergy of solar
UV-radiation and
H2O2 on wild
Fusarium solani spores
in distilled and natural
well water
-Sichel, C.,
-Fernández-
Ibáñez, P.,
-De Cara, M.,
-Tello, J.
Water
Research 2009
Sinergia entre
SODIS y el H2O2
para la eliminación
fúngica
(Desinfección)
32
El efecto de los niveles
de turbidez y
concentración de
Moringa oleifera sobre
la efectividad de la
coagulación en el
tratamiento del agua.
Nkurunziza
Nduwayezu
Banadda
Nhapi
Ciencia y
tecnología
del agua
2009
Uso de coagulante
natural Moringa
oleifera
(Clarificación)
Investigación de la
eficiencia de
inactivación
microbiana de un
reactor de desinfección
solar por lotes (SODIS)
de 25 L mejorado con
un colector parabólico
compuesto (CPC) para
uso doméstico
-Ubomba ‐
Jaswa, E.,
-Fernández ‐
Ibáñez, P.,
-Navntoft, C.,
-Polo ‐ López,
MI
-McGuigan,
KG
Revista de
tecnología
química y
biotecnolo
gía
2010 Reactor solar de 25
litros (Desinfección)
Estructura de la
comunidad microbiana
de un filtro de arena
lento schmutzdecke:
una instantánea
filogenética basada en
el análisis de la
secuencia de ARNr
-Wakelin
-Página
-Dillon
-Pavelic
-Abell
-Gregg
-Brodie
-DeSantis
-Goldfarb
-Anderson
Ciencia y
tecnología
del agua:
suministro
de agua
2011
Estructura del
schmutzdecke
(Clarificación)
Tratamiento casero
alternativo de agua
para consumo humano
por medio de
fitoquímicos.
-Ospina
Zuñiga,
-Ramírez
Arcila,
Revista de
la Escuela
Colombian
a de
Ingeniería
2011
Uso de Moringa
oleífera y Opuntia
ficus en una planta
piloto (Clarificación)
33
Introducción al
tratamiento del agua a
nivel domiciliario y su
almacenamiento
seguro
Centre for
Affordable
Water and
Sanitation
Technology
Centre for
Affordable
Water and
Sanitation
Technolog
y
2011
-Eficacia del cloro
(Desinfección)
-Uso de pastilla
purificadora
(Desinfección)
Eficacia del método
SODIS
(Desinfección)
La eficacia de la
desinfección solar
simulada (SODIS)
contra Ascaris,
Giardia,
Acanthamoeba,
Naegleria, Entamoeba
y Cryptosporidium
Heaselgrave,
W. y
Kilvington, S.
Acta
tropica 2011
-Resistencia de
Cryptosporidium y
Ascaris Ova al
método SODIS
(Desinfección)
Implementación de un
diseño piloto de
bandejas de aireación
para aguas,
potencializado con
microorganismos
eficientes
-Calderón
Muñoz
-Forero
Pineda
Universida
d EAN 2013
Prototipo de
bandejas de
oxidación a nivel
domiciliario
(Pretratamiento)
34
Evaluación de la
enseñanza y
efectividad de un
método
alternativo y
económico de
potabilización de agua
en
escuelas rurales de
Mendoza (Argentina)
Giai Marcos
Higiene y
Sanidad
Ambiental
2013
-Aplicación de
SODIS en
Argentina
(Desinfección)
Caracterización de la
Opuntia ficus-indica
para su uso como
coagulante natural
Ortiz, Á. V.,
Astudillo, I. C.
P., & García,
J. M
Revista
Colombian
a de
Biotecnolo
gía,
2013
Uso de tuna como
floculante
(Floculación)
Remoción de arsénico
en agua mediante
procesos de
coagulación-
floculación
-Francisca,
Franco
-Carro Pérez,
Magalí Evelín
Revista
internacion
al de
contamina
ción
ambiental
2014
Remoción de
Arsénico con
coagulantes
químicos
(Clarificación)
35
Potabilización del
agua: Principios de
diseño, control de
procesos y laboratorio
Lozano-Rivas
William
Antonio y
Bravo
Guillermo
Lozano
Universida
d Piloto de
Colombia.
2015
-Oxigenación en
bandeja y tiempo
de contacto con el
oxígeno
(Pretratamiento)
-Doble dosis de
cloro
-Aplicación del
coagulante
-Teoría de la
coagulación
(Clarificación)
Disociación del
cloro (Desinfección)
Prevención de
infecciones y mejora
de la seguridad del
paciente en países en
desarrollo gracias a los
dispositivos de
producción de
hipoclorito de sodio.
Von der
Weid, D.
Control de
infecciones
y
resistencia
a los
antimicrobi
anos
2015
Evaluación de
experiencias de
campo para la
generación de cloro
“in-situ”
(Desinfección)
Chlorination of drinking
water in emergencies:
a review of knowledge
to develop
recommendations for
implementation and
research needed
Branz, A. Waterlines 2017
Revisión
bibliográfica sobre
la dosis de cloro
(Desinfección)
36
Modelado cinético de
la inactivación de
escherichia coli en
agua mediante
radiación solar y
aplicaciones de
sodis.(kinetic modelling
of the escherichia coli
inactivation in water by
solar radiation:
applications to sodis)
Alférez, M. C.
Universida
d de
Almería
2017
Cinemática de
acción contra
patógenos de
SODIS
(Desinfección)
Ácido peracético como
alternativa de
desinfección en el
proceso de
potabilización de agua
para consumo humano
Burgos
Moreno, A.
Universida
d de la
costa
2018
Ácido peracético
como desinfectante
(Desinfección)
Carta Humanitaria y
normas mínimas para
la respuesta
humanitaria
Fundación
Esfera
Fundación
Esfera 2018
-Doble dosis de
cloro
(Pretratamiento)
Filtro de cascarilla de
Ricinus communis y
carbón vegetal para
tratamiento de agua
contaminada con
hidrocarburos: diseño
de un sistema en serie
por etapas
-Velásquez
Marín
-Heredia-
Jiménez
-Alcarraz-Curi
Ingeniería
del agua 2019
Filtro de cascarilla
de Ricinus
communis
37
Directrices para la
calidad del agua
potable de Canadá:
Documento técnico de
la directriz - Virus
entéricos
Health
Canada
Health
Canada 2019
Cloro libre para la
inactivación de
virus (Desinfección)
Contenido de sobre
purificador
Instituto de
salud pública
de Chile
Instituto de
salud
pública de
Chile
2020
Variación del
método de
cloración
(Desinfección)
La mejora de la
desinfección solar
(SODIS) con el foto-
Fenton o el proceso de
activación de Fe2 + /
peroximonosulfato en
botellas de plástico a
gran escala conduce a
agua potable
toxicológicamente
segura
-Diez, PO,
-Giannakis,
S.,
-Rodríguez-
Chueca, J.,
-Wang, D.,
-Quilty, B.,
-Devery, R.
-Pulgarin, C
Investigaci
ón del
agua
2020
Degradación
Fotocatalítica con
Fe2+ y SODIS
(Desinfección)
Material selection and
prediction of solar
irradiance in plastic
devices for application
of solar water
disinfection (SODIS) to
inactivate viruses,
bacteria and protozoa.
-García-Gil,
Y.,
-Pablos, C.,
-García-
Muñoz, R. A.,
-McGuigan,
K. G.
-Marugán, J.
Science of
The Total
Environme
nt
2020
Uso de botellas
para aplicar SODIS
(Desinfección)
38
Tratamiento de
emergencia de agua
potable en el lugar de
consumo. Notas
técnicas sobre agua,
saneamiento e higiene
en emergencias
Organización
mundial de la
salud
Organizaci
ón mundial
de la salud
sin fecha
Método de
oxigenación del
agua
(Pretratamiento)
Informe INTA INTA sin fecha
Cultivo de Moringa
oleífera y Opuntia
ficus en Argentina
(Clarificación)
39
5. Análisis de búsqueda
5.1- Pretratamiento
La aireación es un pretratamiento de oxidación que tiene como objetivo la
eliminación de olores y sabores por la disminución de compuestos volátiles
(C.O.V.), oxidación del hierro y magnesio; transfiriendo oxígeno (O2) al agua,
disminuyendo el dióxido de carbono (CO2) y aumentando el O2.
Un método simple a nivel domiciliario es sacudir rápidamente un
recipiente lleno por la mitad de agua durante unos cinco minutos, luego dejar
reposar el agua durante 30 minutos para permitir que las partículas suspendidas
se asienten (Organización Mundial de la Salud, 2020).
Otro método que permite manejar mayor volumen de agua es la aireación
por bandejas que son torres de bandejas perforadas o ranuradas, que
usualmente contienen algún medio grueso de material adsorbente (carbón,
piedra, ladrillo triturado, esferas de cerámica, etc.) para facilitar el intercambio de
gases.
La eficiencia de las bandejas se ve afectada por el espacio que hay entre
las mismas, temperatura del agua, carga hidráulica, espesor de la capa de
soporte y orificios en las bandejas (Lozano-Rivas y Bravo, 2015). Cuando el agua
cae de una bandeja a otra y salpica sobre el material aglomerante aumenta el
contacto con el aire aprovechando las corrientes de aire natural.
Si bien las bandejas son utilizadas en plantas de gran tamaño se pueden
implementar en volúmenes menores para el tratamiento del agua a nivel
domiciliario, generando la oxidación de los compuestos en el agua. Lo importante
es el tiempo de contacto con el O2 en el aire, en la tabla 5.l se muestra el tiempo
mínimo de contacto para la oxidación de distintos componentes (Calderón y
Forero, 2013)
40
Tabla 5.l: Tiempo de contacto en aeración (Lozano-Rivas y Bravo, 2015).
Objetivo Tiempo mínimo de contacto (segundos)
Remoción de CO2 0,7 a 1
Remoción de C.O.V. (sabor y olor) 1 a 1,5
Remoción de H2S (sabor y olor) 1,5 a 2
Absorción de O2 0,4 a 0,6
Otro método de pretratamiento que actúa como oxidante es la utilización
de doble dosis de cloro. Sin embargo, este método debe ser utilizado solo
durante periodos cortos por los peligros asociados (Asociación Esfera, 2018).
Al agregar cloro por debajo del punto de quiebre se oxida la materia
orgánica, metales y algas; pero este puede tener inconvenientes como disminuir
la eficiencia del coagulante si se usan polielectrolitos (poliacrilamida).
Con el uso de cloro la reducción del hierro y el magnesio es menor en
comparación con la aeración y se corre el riesgo de la formación de subproductos
(Burbano y Sánchez, 2007). Sin embargo, el uso combinado de la agitación
durante 5 minutos y un tratamiento con NaOCl, puede eliminar el hierro casi en
su totalidad (Arnau et al., 2004).
Además, se debe considerar como pretratamiento para la eliminación de
material grueso el colado con paño y la sedimentación, aunque este último no
suele utilizarse en situaciones de desastre porque es un método que necesita de
mucho tiempo (ACNUR, 2000).
5.2- Clarificación
Existe una correlación entre la turbidez y los coliformes totales que
permite sugerir su uso como indicador cualitativo indirecto de riesgo de
contaminación microbiológica. Se considera que la turbidez puede tener un
efecto protector para los microorganismos de la desinfección, estimular la
proliferación de bacterias y disminuir la eficacia de los procesos desinfectantes
(Marcó et al., 2004). Otro aspecto importante es la vinculación entre el aumento
41
de la turbidez y el riesgo de encontrar esporas aerobias bacterianas para el agua
cruda y tratada (Gauthier et al. 2003).
Las exigencias del C.A.A. para la turbidez son menos de 5UNT, sin
embargo, una turbidez del agua a la salida del filtro de menos de 0,1UNT no
significa que no haya quistes u ooquistes en el agua tratada, pero si se reduce
la posibilidad de manera significativa por debajo de 0,05UNT (Aboytes et al.,
2004).
5.2. a- Empleo de coagulantes:
El proceso de Coagulación-Floculación, consta de la eliminación de la
materia coloidal responsable de la turbidez del agua.
Como los microorganismos se comportan como partículas coloidales los
procesos de coagulación-floculación-sedimentación pueden disminuir las
colonias de algunas cepas (Gómez et al., 2007) (Chung y Chen, 2005). Además,
la eliminación por coagulantes de patógenos protozoarios es importante debido
a la dificultad de inactivar químicamente estos organismos, particularmente
Cryptosporidium parvum quedando demostrado que la coagulación por debajo
de los niveles óptimos reduce la capacidad de eliminación al finalizar el
tratamiento (Huck et al., 2002).
La aplicación del coagulante se hace posterior a los pretratamientos y
previo a la desinfección. La aplicación dependerá del tipo de coagulante (sales
de Aluminio como el sulfato de aluminio o sales de hierro como el cloruro férrico,
sulfato férrico y sulfato ferroso). Básicamente consta de agregar el reactivo,
agitar para aumentar la turbidez y favorecer la agregación de los coloides y
encuentro entre partículas para la conformación de aglomerados de suficiente
tamaño y peso para sedimentar por efecto de la gravedad. Luego el agua pasa
a estar quieta o a moverse a velocidades muy lentas para favorecer la
sedimentación de los flóculos y ser eliminados por filtración o colado (Lozano-
Rivas y Bravo, 2015). La explicación de este fenómeno lo realiza Lozano-Rivas
y Bravo de la siguiente manera:
Los coloides en el agua son partículas hidrófobas que tienen asociadas
dos capas eléctricas. Una primera capa está formada por las cargas propias de
la superficie del coloide y por iones presentes en el agua, a esta primera capa
de iones propios y los iones atraídos, se le conoce como Capa Fija.
42
Al mismo tiempo, los cationes de la masa de agua que rodean, se
acumulan formando una capa difusa alrededor de ella, separándose del agua en
la que está suspendida. A esta capa se le conoce como Capa Móvil.
El espesor de esta capa móvil llega hasta donde la carga neta de la capa
fija del coloide es capaz de atraer iones. El movimiento de la capa móvil sobre la
capa fija, da lugar a un plano de cizallamiento en donde la fricción de los iones
genera un potencial eléctrico. La diferencia entre el potencial eléctrico del plano
de cizallamiento y del extremo de la capa móvil, es lo que se conoce como
potencial Z.
Lo que busca el coagulante en el proceso de desestabilización de las
partículas coloidales no es sólo la neutralización de su carga negativa, sino
también la compresión o colapso de la doble capa eléctrica sobre la superficie
sólida del coloide.
Al disociarse el coagulante en el agua, libera iones de carga contraria a la
de la capa móvil de la partícula, lo que logra la atracción de las cargas y la
compresión de las capas hasta que el potencial Z se hace igual a cero, facilitando
el acercamiento de unas partículas con otras, formándose una masa esponjosa
(llamada “floc de barrido”) que empieza a descender, arrastrando a su paso las
partículas suspendidas de la matriz acuosa.
Los principales químicos usados para coagulación son el sulfato de
aluminio y el cloruro férrico que logra disminuir gran parte del contenido de
sólidos generales en suspensión presentes en el agua e incluso arsénico
(Francisca y Pérez, 2014).
Como el acceso a éstos durante un desastre puede ser limitado, surgen
investigaciones donde se presentan coagulantes naturales como opción a los
químicos, donde se ha demostrado capacidades de remoción de sustancias
generales con una apreciación en la claridad del agua posterior al tratamiento y
demás capacidades específicas, como se expresa en la siguiente tabla (tabla
5.ll):
43
Tabla 5.ll: Floculantes naturales para el empleo en desastres.
Floculante Capacidad específica Fuente
Quitosano Eliminación de bacterias (Chung y Chen, 2005)
Arcilla
bentonita
Remoción de células de E. coli, pero
favorece el crecimiento y desarrollo de
microorganismos heterótrofos (Gómez et al., 2007)
Moringa
oleífera
(semillas)
Eliminaciones de hierro, manganeso y E.
coli (Nkurunziza et al,. 2009)
Tuna Remoción del Color (Ortiz et al., 2013)
Si bien no se encontraron trabajos que involucren el uso de coagulantes
naturales en Argentina, Ospina y Ramírez generan ensayos en una planta
prototipo que demuestra el uso efectivo de Moringa oleífera y Opuntia ficus
(Tuna) para el tratamiento del agua a nivel domiciliario (Ospina y Ramírez,
2011). Se pueden considerar que su empleo en Argentina es posible ya que son
especies cultivadas en distintas zonas del país (INTA, 2020).
5.2. b- Uso de filtros:
La filtración se usa frecuentemente después de la sedimentación para
reducir aún más la turbidez y eliminar o reducir los agentes patógenos. Es un
proceso físico que consiste en el paso del agua a través de un medio de filtrado,
que reduce la cantidad de impurezas en el agua y hace que la desinfección del
agua sea más eficaz. En general, se hace un primer filtrado con un paño limpio
para aumentar la utilidad del filtro y luego se vierte agua en un recipiente que
contiene algún material filtrante como arena o cerámica que eliminan las
impurezas del agua deteniéndose físicamente (diferencia de cargas) y
permitiendo que el agua pase hacia una abertura o grifo en la parte inferior por
donde el agua luego fluye a un contenedor de almacenamiento (Fédération
internationale des Sociétés de la Croix-Rouge, 2008).
Filtración rápida: Consiste en llenar un recipiente provisto de un grifo u
otro medio de vaciado, con una capa de grava bastante fina y con otra capa de
arena, mucho más gruesa que la anterior, sobre la que se vierte el agua a tratar,
44
que solo hay que recoger por la parte inferior del recipiente. Sin embargo, por sí
mismo sólo permite eliminar material en suspensión (Fédération internationale
des Sociétés de la Croix-Rouge, 2008).
Se ha demostrado la importancia de la utilización de otros materiales con
efecto en la remoción de contaminantes, como el uso de filtros de cascarilla de
ricino (Ricinus communis) y carbón vegetal para tratamiento de agua
contaminada con hidrocarburos (Velásquez et al., 2019)
Filtros de bioarena: Aunque no se utilizan a menudo en situaciones de
desastre, los filtros biológicos de arena son un método de tratamiento eficaz del
agua a nivel domiciliario (Fédération internationale des Sociétés de la Croix-
Rouge, 2008).
El agua se filtra con arena y manteniendo un nivel de agua constante en
su interior posibilita la aparición de una actividad biológica que elimina los
gérmenes patógenos, dado que se necesita tiempo para que la biopelícula se
forme, el filtro será menos eficaz la primera vez que se utilice y después de cada
limpieza (Unger y Collins, 2008).
Como se muestra en el esquema 5.l el filtro cuenta con una placa de
difusión que sirve para evitar la ruptura de la capa biológica al verter el agua que
fluye a través de la arena fina.
La parte inferior del filtro está compuesta por una capa de arena gruesa y
otra de grava. Para mantener constante el nivel del agua en el interior del filtro,
una tubería de PVC sube hasta la altura de la parte superior de la capa de arena
impulsada por gravedad en lugar de presión. El lecho de arena permanece
humedecido durante toda la operación y se produce un proceso de maduración,
durante el cual se forma una biocapa (o schmutzdecke en alemán) (ACNUR,
2000), que es una comunidad compleja de Eukarya, Archaea y Bacteria.
La comunidad eucariota dominada por Cercozoa involucrados en la
depredación de otros organismos en la capa de schmutzdecke, la comunidad
Archaea dominada por Euryarchaeota, y la mayoría eran Halobacteriales estos
organismos pueden contribuir a la función de filtrado mediante la eliminación del
carbono orgánico disuelto y la comunidad bacteriana no está dominada por
ningún grupo filogenético (Wakelin et al., 2011).
La acción de la biocapa se debe a la liberación de exotoxinas por parte de
los organismos presentes y a la acumulación de un gran número de organismos,
45
eliminando los sitios de adsorción de las bacterias entrantes. Por esto no
funciona de forma continua, sino de manera intermitente, una sola carga de agua
de alimentación se realiza cada día (típicamente hasta 20 litros, aunque múltiples
cargas diarias son posibles) (Ungery Collins, 2008). Durante esta carga, la
operación está en un modo de tasa decreciente de filtración y una porción del
agua permanece en el equipo hasta la próxima carga. El período de tiempo en
que el agua permanece en el filtro se denomina tiempo de inactividad. Arroja
mejores resultados si se realiza una sola carga diaria con mayor periodo de
inactividad y aun mejores luego de un periodo de maduración de 30 días (Elliott
et al., 2008).
Incluso se ha demostrado la remoción de virus, la cual aumenta con una
mayor profundidad de arena y una temperatura del agua más cálida, pero
disminuye a mayor velocidad de carga hidráulica (Anderson et al., 2009).
Sin embargo, como proceso independiente, la filtración de bioarena puede
no proporcionar una eliminación de virus y bacterias de manera adecuada y
constante por lo que debe combinarse con la desinfección (Anderson et al., 2009)
(Elliott et al., 2008).
Esquema 5.l: Filtro de bioarena (Fédération internationale des Sociétés de la Croix-
Rouge, 2008).
Filtro cerámica tipo vela: Los filtros tipo vela están hechos de cerámica
de forma cilíndrica que se fijan en el fondo de un recipiente y el agua fluye
lentamente a través de la cerámica a otro recipiente. Cuando se comienza a
obstruir y el flujo de agua entre dos contenedores se vuelve lento, el filtro se
limpia con un cepillo. Pero, estos productos son caros y a menudo frágiles. El
46
tratamiento del agua puede llevar mucho tiempo, especialmente cuando el agua
está muy sucia. La desinfección no tiene un efecto duradero, por lo que el
recipiente de agua potable debe cubrirse para evitar contaminación (Fédération
internationale des Sociétés de la Croix-Rouge, 2008).
En un ensayo controlado en República Dominicana sugieren que los filtros
de agua de cerámica pueden ser una intervención eficaz para brindar agua
potable a las poblaciones afectadas por desastres durante el reasentamiento
(Clasen y Boisson, 2006).
El sistema de filtro de agua de cerámica utilizado, se muestra en el
esquema 5.ll y consiste en dos cubos de plástico cubiertos de 20 litros, dos filtros
de cerámica porosa que tienen un tamaño de poro nominal de 0,2 μ y están
impregnados con plata para la bacteriostasis produciendo hasta 1,5L/h. de agua
filtrada. Según la turbidez y la presión cada vela puede tratar hasta 20.000 litros
de agua dependiendo de la frecuencia de limpieza (Clasen et al, 2005).
Esquema 5.ll: Unidad de filtración de cerámica (Clasen et al, 2005).
5.3- Desinfección
5.3. a-Cloración:
La cloración es el proceso de desinfección más usado en el mundo para
la potabilización del agua. El cloro, además de poseer un gran poder germicida,
interviene en la oxidación de sustancias orgánicas y da un efecto de protección
residual en el agua. El resultado es la oxidación de materiales celulares y la
destrucción de bacterias vegetativas y hongos, aunque no de esporas. También
47
tiene efecto oxidativo ante elementos inorgánicos, lo cual lo hace útil para el
tratamiento de aguas contaminadas con hierro (Arnau et al., 2004).
El cloro está presente en tres formas, gaseosa como dióxido de cloro:
ClO2, líquida como hipoclorito de sodio: NaClO, o sólida como hipoclorito de
calcio: Ca(OCl)2. Dada la dificultad que presenta el uso de cloro gaseoso, las
formas en las que se puede utilizar en el hogar son líquido o sólido, evitando el
uso de cloro de lejía dado que suelen contener otros componentes, además de
cloro, que pueden generar daño en la salud (Álvarez, 2009).
El poder desinfectante del cloro y sus compuestos, radica en su capacidad
de oxidación. El cloro en cualquiera de sus formas reacciona con el agua para
formar HClO que tiene alto potencial de óxido-reducción y por consiguiente,
mayor poder de destrucción de patógenos y organismos molestos (Álvarez,
2009). Las reacciones de formación son las siguientes:
Cl2 + H2O ↔ HClO + H- + Cl-
NaClO+H2O↔HClO+Na++OH-
Ca(OCl)2+2H2O↔2HClO+Ca+++2HO-
Sin embargo, hay que tener en cuenta un problema potencial de que el
cloro reacciona con la materia orgánica formando compuestos cancerígenos
llamados subproductos de la cloración (sustancias con diversas propiedades
fisicoquímicas y cancerígenas, a las que la población puede estar expuesta a
través del agua potable).
La especiación y concentración final de los subproductos formados,
depende de varios factores, entre ellos la temperatura, carbono orgánico total,
dosis de cloro y el tiempo de reacción (Sérodes et al., 2003). Pero, según Alicia
Sánchez “el riesgo potencial derivado de los subproductos del cloro es
significativamente menor al que se expondría la población al suspenderse la
práctica del uso de este desinfectante” (Sánchez, 2008).
Procedimiento de aplicación: El procedimiento para la desinfección del
agua por medio de NaClO (cloro líquido) o Ca(OCl)2 (cloro granulado) para
consumo humano al nivel del hogar consta de la eliminación de la turbiedad y la
desinfección del agua (Morales y Solsona, 2006).
La eliminación de la turbiedad del agua se realiza pasándola por un filtro
casero, un colador (elaborado con un paño de tela fina) o dejándola sedimentar
y luego se traslada a otro recipiente limpio.
48
Una vez que el agua esté clara y en un recipiente limpio, se procede a su
desinfección, entonces debe agregarse el cloro líquido, en la cantidad adecuada
y se agita el recipiente donde se está desinfectando, para que se mezcle
completamente. Después, hay que dejar reposar por 30 minutos, para que el
cloro elimine los patógenos presentes.
En el caso de usar hipoclorito de calcio la eliminación de la turbiedad es
la misma pero difiere la desinfección, ya que primero del volumen total a tratar
se debe apartar una cantidad aproximada al 10% del mismo, en el cual debe
disolverse con agitación el peso de Ca(OCl)2 que sea necesario dosificar;
esperar hasta que el residuo inerte producido se asiente en el fondo del
recipiente y luego, vaciar la solución madre al volumen total; cuidando que el
residuo permanezca asentado en el fondo. Luego de agregar el cloro disuelto,
se agita el recipiente donde se está haciendo la desinfección para que se
disuelva por completo; Por último, hay que dejar reposar el agua por 30 minutos.
Inactivación de patógenos relacionados con enfermedades hídricas:
La cantidad que es necesario aplicar, de cloro NaClO o Ca(OCl)2, es la suma de
la demanda del agua a tratar y del cloro residual que debe quedar tras la
desinfección. Por esta razón, en primer lugar, hay que conocer la demanda
(Álvarez, 2009). La explicación de este fenómeno que da Álvarez es la siguiente:
Si una pequeña cantidad de cloro se agrega al agua, reacciona con la
gran cantidad de substancias disueltas o suspendidas en ella, entonces su poder
como agente desinfectante quedará anulado.
Primero reacciona con los componentes inorgánicos como el magnesio,
el hierro y los nitritos, por ello no se lleva a término ninguna desinfección. Si se
continúa agregando exceso de cloro, reacciona con la materia orgánica
generando compuestos que dan sabor al agua.
Tras satisfacer esta demanda inmediata, el cloro continúa reaccionando
con el amoniaco para formar cloraminas y otros compuestos orgánicos (cloro
residual combinado) pero al seguir aumentando la dosis de cloro, algunas de las
cloraminas se convierten en tricloruro de nitrógeno, mientras que las restantes
se oxidan a óxido nitroso (N2O) y nitrógeno (N2), reduciéndose el cloro a ion
cloruro hasta llegar al punto crítico. A partir de aquí, el cloro libre disponible (cloro
sin reaccionar) aumenta progresivamente (cloro residual) (Álvarez, 2009).
49
El poder desinfectante radica en su capacidad de oxidación, en cualquiera
de sus formas reacciona con el agua a pH=6, para formar ácido hipocloroso
(HClO) que tiene alto potencial de óxido reducción y por consiguiente, mayor
poder de destrucción de patógenos y organismos indeseados. A medida que el
pH aumenta comienza a disociarse en hipoclorito (OCl-) con menor poder
desinfectante como se muestra en la tabla 5.lll, esta reacción es instantánea y
reversible (Moreno y Rey, 2005).
HClO↔H++OCl-
Tabla 5.lll: Efectividad del HClO e OCl- (Lozano-Rivas y Bravo, 2015).
Agente
Desinfectante
Eficacia como biosida para distintos grupos de
organismos
Efecto
residual
Bacterias Virus Quistes de
protozoos
HClO Excelente Excelente Moderado Bueno
OCl- Bueno Moderado SD Bueno
La acción desinfectante se produce por su capacidad de traspasar la
membrana plasmática del patógeno y atacar su sistema enzimático (succinato
deshidrogenasa), deteniendo los mecanismos de obtención de energía y
provocando la muerte del organismo. En el caso de los virus, algunos estudios
parecen indicar que el cloro oxida de forma directa a los ácidos nucleicos. No
obstante, el mecanismo de destrucción del cloro sobre los virus no se ha
determinado con certeza (Lozano-Rivas y Bravo, 2015), en la tabla 5.lV se
muestra la capacidad desinfectante del cloro.
50
Tabla 5.lV: Eficacia del HClO a pH entre 5,5 a 7,5 y turbidez: 0UNT (Centre for Affordable
Water and Sanitation Technology, 2011).
Eficacia del HclO
Bacterias
(Alta)
Burkholderia pseudomallei
Campylobacter jejuni
E. coli
Salmonella typhi
Shigella dysenteriae
Shigella sonnei
Vibrio cholerae
Yersinia enterocolitica.
Virus
(Alta)
Enterovirus
Adenovirus
Norovirus
Rotavirus
Protozoos
(Baja)
Entamoeba histolytica
Giardia lamblia
Toxoplasma gondii
Cryptosporidium parvum.
Helmintos
(Ineficaz a
Moderado)
No es eficaz contra los huevos de Ascaris lumbricoides.
Eficacia moderada contra las especies Schistosoma y
Dracunculus medinensis.
Como se mencionó anteriormente, la provisión de agua limpia es un
componente crítico de la respuesta a una emergencia, y la cloración se usa
ampliamente en emergencias para tratar el agua. Pero, las recomendaciones
internacionales de dosis de cloro en emergencias son muy inconsistentes (Branz,
2017), esto se puede deber a que la demanda de cloro dependerá de la calidad
del agua (Álvarez, 2009) resultando eficiente medir el cloro libre luego de la
cloración, deben quedar en el agua al menos 0,5mg/L de cloro activo libre en la
51
solución (0,5 ppm); en otras palabras, el suficiente para seguir eliminando
bacterias y se mide con cloroscopio de bolsillo que es un test rápido de cloro
(Alto Comisionado de las Naciones Unidas, 2000). En la tabla 5.V se muestra la
cantidad de cloro libre necesaria para disminuir el 99% de la carga viral.
Tabla 5.V: Cl2 para la inactivación del 99% (2 log) de virus seleccionados entre 5 y 15°C
(Health Canadá, 2019 a).
Virus Cloro libre (Cl2 ) a pH 6–7
Poliovirus 1-1,6
Rotavirus 0,01-0,05
Virus de la hepatitis A 0,7-.1,18
Virus Coxsackie B5 1,7-12
Adenovirus 40 0,2-2,4
Si bien la mayoría de la población rechaza el consumo de agua con
niveles de cloro de 25 ppm por causa del sabor y olor provenientes de
blanqueadores a base de cloro, recién a 90 ppm de cloro, se experimenta una
sensación de estrangulamiento e irritación en la boca y garganta (Sánchez,
2008).
Variaciones del método: El método presenta limitaciones ya explicadas
como el pH del agua, materias en solución y suspensión y la carga microbiana.
Por eso, surgen distintos productos que facilitan la implementación de la
cloración como lo es el sobre purificador el cual incluye una mezcla de
coagulante (sulfato férrico), alcalinízante (carbonato de sodio), coadyuvantes
(arcilla de bentonita y poliacrilamida) un desinfectante a base de cloro (Ca(OCl)2)
y un oxidante (permanganato de potasio).
52
Tabla 5.Vl: Contenido de un sobre purificador para 10 litros de agua (Instituto de Salud
Pública de Chile, 2020).
Contenido cada 4 gr en gr
Sulfato férrico
Carbonato de sodio
Arcilla de bentonita
Poliacrilamida
Hipoclorito de calcio
Permanganato de potasio
1,3 - 1,6
0,8 - 1,2
1,2 - 1,5
0,012 - 0,048
0,012 - 0,08
0,006
El método demostró ser eficaz contra Salmonella typhi, Vibrio cholerae,
E. coli y redujo los niveles de arsénico (Souter et al., 2003). Para su utilización
se vierte el contenido en un recipiente de 10 litros, se mezcla durante 5 minutos
para favorecer la acción de floculación del producto químico, y a continuación se
deja reposar durante otros 5 minutos. Si el agua no está lo suficientemente clara,
se repite esta etapa. Después se filtra el contenido del sobre con ayuda de un
tejido adecuado sin agujeros. Tras 20 minutos de espera, el agua puede beberse
salvo que tenga coloración amarilla (Fédération internationale des Sociétés de la
Croix-Rouge, 2008).
Productos similares se comercializan en forma de pastillas bicapa de
doble cara que llevan a cabo de manera sucesiva una doble acción de
clarificación y desinfección del agua. La primera está formada por un coagulante
y la segunda por un desinfectante a base de cloro (dicloroisocianurato de sodio).
Separándolos mediante un producto que impide que la segunda capa comience
a actuar cuando la primera se disuelve para provocar la floculación (Centre for
Affordable Water and Sanitation Technology, 2011).
El cloro también puede generarse “in-situ” mediante un proceso de
electrólisis de la sal común (NaCl). La electrólisis consiste en aplicar una
corriente eléctrica a una disolución de cloruro sódico, lo que permite separar sus
iones. La electrólisis se produce en una celda con dos electrodos, el positivo y el
negativo, que, mediante la aplicación de una corriente, son capaces de separar
los iones.
53
La fundación suiza Antenna Technologies ha puesto a punto una
tecnología que funciona según el principio de la electrólisis y que, a partir de
agua clara, sal y electricidad, transforma la sal disuelta del cloruro sódico en
hipoclorito, produciendo 6g/L de cloro activo (Von der Weid, 2015).
Otro desinfectante que ha demostrado su capacidad como alternativa de
desinfección en el proceso de potabilización de agua para consumo humano es
el ácido peracético (Espigares Garcıa, 2002) en concentración de 0,31ml/L,
obteniendo resultados similares al hipoclorito de sodio (Burgos, 2018) pero tiene
la particularidad de que a concentración de un 0,26% de ácido peracético puede
constituir una alternativa muy eficaz y no tóxica (los productos que se forman en
su descomposición no son nocivos) para la desinfección sobre Staphylococcus
aureus, Enterococcus faecium, Pseudomonas aeruginosa y Mycobacterium
smegmatis, (Espigares Garcıa , 2002).
5.3. b- Hervido:
El hervido es considerado el más común y uno de los métodos más
efectivos para el tratamiento del agua, pero que necesita una educación eficaz
de los usuarios para mejorar el cumplimiento durante las órdenes de hervir el
agua, porque pueden no cumplir con esa orden, aunque tengan los elementos
por razones como “no recordar" o "no creer" (Angulo et al., 1997).
Los microorganismos difieren mucho en cuanto a su resistencia a
temperaturas elevadas. Algunas de estas diferencias pueden ser controladas
fácilmente como el tipo de microorganismo (los capaces de esporular presentan
mayor resistencia), la relación tiempo-temperatura (el tiempo disminuye
conforme aumenta la temperatura), condiciones del medio en los cuales creció,
composición del sustrato y concentración inicial de microorganismos (Vásquez-
Aguilar, 2007).
La seguridad del agua se incrementa mientras más severo sea el
tratamiento. Pero los microorganismos que sobreviven pueden desarrollarse si
las condiciones son favorables durante su almacenamiento (Vásquez-Aguilar,
2007).
La ebullición matará a todos los patógenos en forma vegetativa y es un
método que los afectados pueden usar ellos mismos, pero no debe ser utilizado
54
en zonas donde la madera o combustible es escaso y donde hay otros modos
de desinfección (Fédération internationale des Sociétés de la Croix-Rouge,
2008).
Procedimiento de aplicación: En lugares de baja altitud, basta llevar el
agua al punto de ebullición para destruir todos los agentes patógenos. Sin
embargo, la ebullición debe prolongarse un minuto por cada 1.000 metros de
altitud sobre el nivel del mar, ya que el punto de ebullición disminuye con la altitud
(Alto Comité de las Naciones Unidas, 2000).
Es posible que, a largo plazo, el abastecimiento de combustible doméstico
resulte el factor más determinante, ya que para hervir un litro de agua se requiere
alrededor de 1kg de leña. Sin embargo, si los usuarios están acostumbrados a
hervirla y pueden seguir haciéndolo, se les debe animar a ello, ya que, al menos
al principio, esto puede reducir la urgente necesidad de llevar a cabo otro tipo de
tratamientos (Alto Comité de las Naciones Unidas, 2000).
Inactivación de patógenos relacionados con enfermedades hídricas:
Si se realiza correctamente, destruye a los microorganismos sobre todo por la
coagulación de las proteínas, que es causada por la rotura de los enlaces de
hidrógeno que mantienen la estructura tridimensional; siendo las células
vegetativas y las levaduras las más susceptibles, mientras que las esporas son
más resistentes a altas temperaturas (Vásquez-Aguilar, 2007).
5.3. c- Desinfección solar:
La Desinfección Solar del Agua (SODIS) es una solución simple, de bajo
costo y ambientalmente sostenible para el tratamiento de agua para consumo
humano a nivel domiciliario, en lugares en los que la población consume agua
cruda y microbiológicamente contaminada.
No es una tecnología nueva, diversos autores citan a Downes y Blunt
como los primeros en investigar su efecto bactericida y a Aftim Acra y
colaboradores como quienes publicaron el primer trabajo sobre el uso de la luz
solar para desinfectar agua contaminada para uso en rehidratación oral (Downes
y Blunt, 1877) y (Acra et al., 1980).
Desde entonces varios grupos de trabajo de diferentes universidades en
todo el mundo han investigado el potencial de SODIS para inactivar una amplia
gama de patógenos de origen hídrico. Sin embargo, todavía hay algunos
aspectos desconocidos en la técnica, principalmente aquellos relacionados con
55
la comprensión de los mecanismos de la foto-inactivación solar de las células
bacterianas.
Para entender el método, primero se debe explicar que la radiación solar
puede dividirse en tres rangos de longitud de onda: radiación UV, luz visible y
radiación infrarroja. La radiación UV no puede percibirse por el ojo humano y
tiene un rango de radiación agresiva que se subdivide en A, B y C; la mayoría de
la luz UV-C y UV-B, en el rango de 200 a 320nm, es absorbida por la capa de
ozono en la atmósfera. Sólo una fracción de la radiación UV-A (320 a 400 nm)
llega a la superficie de la tierra (Meierhofer y Wegelin, 2003).
El método SODIS usa la energía solar para destruir los microorganismos
patógenos que causan enfermedades hídricas y de esa manera mejora la calidad
del agua utilizada para el consumo humano.
Los microorganismos patógenos son vulnerables a dos efectos de la luz
solar, el modelo más aceptado en la literatura y demostrando
experimentalmente, se basa en la hipótesis que afirma que la inactivación
bacteriana durante la exposición solar se debe a diversas dianas intracelulares
por las Especies Reactivas de Oxígeno (R.O.S. por sus siglas en inglés) que se
generan a nivel celular debido a la acción de los fotones de la luz solar y la foto-
inactivación de ciertas enzimas: la catalasa y la superóxido dismutasa, cuyas
funciones principales son la eliminación de las R.O.S. generadas dentro de las
células bacterianas (Alférez, 2017).
Estos patógenos del agua no se adaptan bien a las condiciones
ambientales agresivas, pues sus condiciones de vida específicas son las del
tracto gastrointestinal humano. Por lo tanto, son más sensibles a la luz solar que
los organismos que abundan en el ambiente. Por otra parte, los microorganismos
son sensibles al calor (producido por la radiación infrarroja). Esto genera un
efecto sinérgico entre ambos factores, ya que el efecto combinado de ambos es
mucho mayor que la suma de cada uno de ellos independientemente (Meierhofer
y Wegelin, 2003).
Al no ser solo la temperatura el factor desinfectante la E. coli podría no
ser la bacteria indicadora apropiada para probar la eficacia de SODIS sobre
bacterias entéricas y sí serlo la Salmonella typhimurium como la cepa entérica
más resistente (Berney et al., 2006) (Kawamura et al. 1986).
56
El método plantea grandes ventajas técnicas como su capacidad de
mejora en la calidad microbiológica, se puede aplicar a nivel del hogar bajo
propio control y responsabilidad, no requiere de gran infraestructura costosa,
reduce la necesidad de fuentes tradicionales de energía. Pero a su vez también
requiere suficiente radiación solar; por lo tanto, depende de las condiciones
climáticas. No es útil para tratar grandes volúmenes de agua, requiere que el
agua no esté turbia y no cambia la calidad química del agua por lo que puede
implicar el uso de pretratamientos para su aplicación (Fédération internationale
des Sociétés de la Croix-Rouge, 2008).
Procedimiento de aplicación: Idealmente deberían exponerse al sol por
lo menos 2 botellas por persona, mientras que otras 2 botellas deben estar listas
para el consumo. Por lo tanto, cada persona requiere 4 botellas de plástico para
aplicar SODIS. El material de las botellas puede ser de polimetilmetacrilato
(PMMA), polipropileno (PP), policarbonato (PC) y tereftalato de polietileno (PET)
(García-Gil et al., 2020); pero el más usado y mencionado en manuales y
trabajos es el PET.
Las botellas deben ser herméticas y el agua debe estar lo suficientemente
clara para SODIS (turbiedad <30UNT). El agua con mayor turbiedad necesita
pretratamiento antes de poder aplicar SODIS y las botellas viejas o rayadas
deben ser reemplazadas. Luego, las botellas son expuestas al sol bajo
condiciones climáticas adecuadas ya que la radiación solar se distribuye de
manera irregular y su intensidad varía de una ubicación geográfica a otra,
dependiendo de la latitud, la estación y la hora del día (Meierhofer y Wegelin,
2003).
Las regiones más favorables para aplicar SODIS se ubican entre los 15º
y 35º latitud Norte. Estas regiones semiáridas se caracterizan por la mayor
cantidad de radiación solar. Más del 90% de la luz solar toca la tierra como
radiación directa, debido a la limitada cobertura nubosa y la poca precipitación
(menos de 250 mm de precipitación y generalmente más de 3000h. de luz solar
anualmente). La segunda región más favorable está ubicada entre la latitud 15ºN
y 15ºS. Debido a la alta humedad y la frecuente cobertura nubosa, la cantidad
de radiación, a pesar de ser intermitente, es alta en esta región (unas 2,500h. de
luz solar anualmente) (Meierhofer y Wegelin, 2003).
57
En "El Salto”, Mendoza cuya fuente de agua era el “Arroyo Las Vacas”
(positivo a E. coli) se utilizó el método SODIS siguiendo las directrices del manual
de Fundación SODIS, donde solo 4 de 86 muestras resultaron positivos para E.
coli y la comunidad demostró aceptación de la técnica (Giai, 2013).
Inactivación de patógenos relacionados con enfermedades hídricas:
La luz UV-A tiene un efecto letal en los patógenos presentes en el agua que
afectan a los humanos. Si bien las investigaciones han demostrado que SODIS
destruye las bacterias y los virus patógenos.
-Bacterias (E. coli, Vibrio cholerae, Streptococcus faecalis, Pseudomonas
aeruginosa, Shigella flexneri, Salmonella typhi, Salmonella enteritidis,
Salmonella paratyphi.),
-Virus (Bacteriófagos f2, Rotavirus, Virus de la Encefalomiocarditis),
-levaduras y mohos (Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Candida,
Geotrichum) (Meierhofer y Wegelin, 2003).
En investigaciones más recientes se ha documentado la inactivación de
los siguientes microorganismos:
Tabla 5.Vll: Eficacia del método SODIS a una turbiedad cercana a 0 UTN (Centre for
Affordable Water and Sanitation Technology, 2011).
Bacterias Virus Protozoos
Laboratorio 99,9% 90% 90%
Trabajo de campo 99% SD SD
En una investigación de 2008, se informa de la cinética de SODIS para
suspensiones en agua de Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolítica,
Escherichia coli enteropatógena, Staphylococcus epidermidis y endosporas de
Bacillus subtilis, expuestas a la luz solar natural intensa en España y Bolivia.
Demostrando que SODIS es eficaz contra las células vegetativas; sin embargo,
las especies bacterianas que forman esporas pueden sobrevivir (Boyle et al.
2008).
Heaselgrave y Kilvington, expusieron ooquistes de Cryptosporidium y
Ascaris ova, Acanthamoeba, Naegleria, Entamoeba al método SODIS durante 6
58
a 8h. resultó en una reducción de Acanthamoeba (2,16 log Kil), Naegleria (3,59
log kil), Entamoeba (1,92 log kil). Pero las larvas de Ascaris (ova 0,56 log kil)
continúan desarrollándose dentro de los óvulos después de la exposición a
SODIS y Cryptosporidium (0,32 log kil) permanecen impermeables a la tinción
con yoduro de propidio, lo que indica que aún pueden ser infecciosas
(Heaselgrave y Kilvington, 2011).
Variaciones del método: Las limitaciones del método se basan en la
absorción de luz UV y la temperatura que alcanza el agua, como se mencionó
anteriormente se ven afectado por la ubicación geográfica, la variación climática
y estacional.
Otros factores como una turbidez elevada reducen significativamente la
penetración de la luz en las aguas y en consecuencia reduce la eficiencia de la
inactivación de microorganismos.
Por consiguiente, para altos niveles de turbiedad en el agua se
necesitaron más altas dosis de radiación UV-A y temperatura (más tiempo de
exposición) para inactivar completamente los patógenos (Solarte et al., 1997).
De esta manera se exponen variaciones al método que permitirían sortear
estas limitaciones:
-Degradación Fotocatalítica: la unión de la técnica SODIS con la
fotocatálisis permite disminuir el tiempo de exposición a la radiación solar de
unidosis de agua infectada, comparado con el necesario para la desinfección
total cuando se utiliza el sistema SODIS solo. Utilizar en conjunto la técnica
SODIS con la fotocatálisis es una alternativa interesante que permitiría disminuir
los tiempos de exposición (Castro et al., 2009) y (Diez et al., 2020).
-Reactores solares: Cuando las botellas PET se exponen al sol, tan sólo
la parte superior es iluminada, por lo que una importante fracción de la radiación
solar incidente no alcanza la totalidad del agua expuesta, impidiendo que los
microorganismos sean irradiados. El empleo de reactores solares equipados con
concentradores parabólicos compuestos (CPC) en la desinfección de aguas
contaminadas mejora significativamente la eficacia del método SODIS.
Ofreciendo la posibilidad de tratar bajo condiciones nubladas y de baja
intensidad solar un mayor volumen de agua, reducir el tiempo de exposición, y
minimizar el efecto negativo de la turbidez. Por lo tanto, esta tecnología
59
representa una alternativa para mejorar la calidad microbiológica del agua de
bebida a nivel domiciliario (Ubomba et al., 2010).
Imagen 5.l: Reactor solar de 25 litros de capacidad equipado con un CPC (Ubomba et
al., 2010).
-Incorporación del H2O2: es un oxidante de que cuando se aplica solo
como desinfectante, las concentraciones de H2O2 deben ser lo suficientemente
altas para lograr una reducción significativa de patógenos, sin embargo,
demuestra sinergia entre la radiación UV solar y el H2O2.
La mejora que supone la incorporación del H2O2 en los procesos de
desinfección solar del agua de bebida, es el de reducir el tiempo de exposición
necesario para inactivar los patógenos (Sichel et al., 2009).
60
6. Conclusión:
A partir de este trabajo de tesis se puede concluir que:
-La bibliografía consultada relacionada al tratamiento del agua en
situaciones de desastres, hace un análisis económico de los métodos y no de la
capacidad de mejora de la calidad del agua.
-Para un correcto tratamiento del agua deben realizarse pretratamiento y
clarificación previas a la desinfección.
-Estas unidades de tratamiento deben elegirse en base a la disponibilidad
de elementos, aceptación de la comunidad y calidad del agua cruda; por esto es
importante disponer de varias unidades de tratamiento que deben ser evaluadas
en conjunto por personal especializado.
-La clarificación y el pretratamiento son los únicos métodos que tienen un
efecto en la disminución de ciertos contaminantes químicos y en mejorar la
calidad organoléptica del agua de manera perceptible.
-El empleo de coagulantes naturales es una alternativa eficazmente
demostrada para el remplazo de coagulantes químicos.
- El hervido es un método que puede resultar eficaz para la desinfección
de agua, principalmente en la primera fase del desastre, pero que conlleva un
gasto energético elevado.
-Si bien el filtro de bioarena tiene efecto en la reducción de los patógenos
del agua, resulta inconveniente su uso en desastres ya que su utilización es difícil
y la calidad de su agua tratada es variable según el periodo de maduración del
“schmutzdecke”.
-Dado que los desastres naturales en Argentina con probabilidad de
ocurrencia de muy alto a medio son inundaciones, tormentas y grandes nevadas
que involucran baja disponibilidad de radiación solar, el método de desinfección
que resulta más eficiente teóricamente es la cloración ya que los problemas
asociados a los subproductos de la misma son por exposición en tiempos
prolongados. Además, es el único método que mantiene un efecto protector
durante el almacenado del agua. Pero deberían realizase pruebas con
degradación fotocatalítica, reactores solares o incorporación de H2O2 en
condiciones de campo en Argentina.
61
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