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Análisis Hidráulico y Sedimentológico de La Bocana de La Ciénaga de La Virgen -Cartagena de Indias- Proyecto de Grado
Jorge Mario Tinoco Devia Ingeniería Ambiental Diciembre de 2006
Análisis Hidráulico y Sedimentológico de La Bocana de La Ciénaga de La Virgen IAMB 200620 26
Jorge Mario Tinoco Devia
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INDICE GENERAL
CAPITULO Página
1. INTRODUCCIÓN 5
2. MARCO TEÓRICO
2.1 Bocana Estabilizada de Marea 8
2.2 Ciénagas 9
2.2.1 Definición
2.2.2 Características y Funciones
2.3 Oxidación de la Materia Orgánica
en Cuerpos de Agua 14
2.4 Coagulación y Floculación 16
2.4.1 Comportamiento de los Coloides
2.4.2 Potencial Zeta
2.4.3 Desestabilización de Coloides
2.4.4 Test de Jarras
2.5 Sedimentación 21
2.6 Transporte Litoral de Sedimentos 26
3. DESCRIPCIÓN DE LA CIÉNAGA DE LA VIRGEN 30
3.1 Cuenca de la Ciénaga de La Virgen
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4. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA “LA BOCANA"
4.1 Funcionamiento Hidráulico 33
4.1.1 Oleaje del mar y la ciénaga
4.1.2 Interacción ciénaga-mar
4.1.3 Tiempo de Lavado
4.1.4 Esclusas (Compuertas)
4.1.5 Caño Juan Angola y La Boquilla
4.2 Comportamiento Morfológico 44
4.2.1 Transporte Litoral y Espolones
4.2.2 Entrada de Sedimentos
4.3 Monitoreo, Operación y Mantenimiento 46
4.3.1 Calidad de Agua
4.3.2 Monitoreo Morfológico
4.3.3 Monitoreo de Infraestructura
4.4 Vertimiento de Aguas Residuales 49
4.4.1 Estaciones de Bombeo
4.4.2 Coliformes Totales en la Ciénaga
5. MEDICIONES DE CAMPO
5.1 Muestreo y caracterización de lodos 51
5.1.1 Distribución de Velocidades de la Ciénaga
5.1.2 Ciclo de Marea
5.2 Test de Jarras 53
6. BALANCE DE MASA (SÓLIDOS ENTRANTES
AL SISTEMA) 56
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7. ANÁLISIS DE RESULTADOS 57
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 59
REFERENCIAS
ANEXO I GRÁFICAS
ANEXO II FOTOS
ANEXO III RESULTADOS DE LA CARACTERIZACIÓN
DE LODOS (CARDIQUE)
ANEXO IV TEST DE JARRAS
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1. INTRODUCCIÓN
La Ciénaga de la Virgen en la ciudad de Cartagena ha sido durante muchos años uno de los
recursos más importantes que ha influido en el desarrollo de esta ciudad. Actividades como
la pesca en esta ciénaga son el sustento de muchas familias en Cartagena, además de ser la
fuente de agua para uso doméstico de familias que viven alrededor de ella. Pero esta
ciénaga ha venido maltratándose desde hace muchos años; con la construcción de la vía al
mar que comunica a la ciudad de Cartagena con la ciudad de Barranquilla, la ciénaga se
estaba secando hasta el punto que se consideró como muerta, dejando decenas de peces
muertos y aves sin hábitat. Afortunadamente este problema ya se encuentra solucionado
con una serie de ductos que permiten la entrada del mar hacia ésta, pero por otro lado, la
ciénaga también se vio afectada debido a que el 60% de las aguas residuales domésticas de
la ciudad de Cartagena son vertidas a la ciénaga sin ningún tipo de tratamiento previo y
esto estaba causando un sin número de impactos negativos sobre el ecosistema como
eutroficación, muerte de peces, hipersalinidad y problemas de salud a los habitantes
aledaños a la ciénaga.
En el año 2000 la embajada de Holanda junto con el Ministerio de Transporte y la alcaldía de
C artagena, entregaron una obra a la ciudad llam ada “La B ocana”, la cual serviría para
limpiar la ciénaga mediante la construcción de un canal que comunica al mar con la ciénaga,
permitiendo el paso de oxígeno del mar hacia esta misma mediante unas compuertas que
regulan el intercambio de aguas y de esa manera permitir la descomposición de la materia
orgánica. Actualmente en La Bocana se encuentra desde hace varios meses una draga que
está extrayendo el material sedimentado en la trampa de arena ubicada en la dársena del
proyecto, debido a que los levantamientos batimétricos elaborados recientemente indicaron
que nivel de sedimentos era el máximo permitido, lo que implica que el caudal de entrada
diseñado para el proyecto podría verse afectado y por ende el funcionamiento estable de La
Bocana también.
La parte interesante de este suceso es que según los estudios realizados por las empresas
consultoras encargadas de la construcción y plan de operación del proyecto, se describe la
necesidad de una draga cada 8 años para extraer material del orden de 50.000 m³ y
levantamientos batimétricos cada 6 meses para determinar el nivel del material
sedimentado en la dársena y establecer si se necesita o no el dragado. Pero no han pasado
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4 años y ya se requirió la utilización de la draga, y ¿por qué hacer levantamientos
batimétricos cada 6 meses si se predecía una acumulación de material máxima en 8 años?
El objetivo general de este proyecto de grado es contribuir a encontrar la respuesta a:
“¿por qué está ocurriendo una sedim entación acelerada en la dársena de La
Bocana de la Ciénaga de La Virgen en la ciudad de Cartagena?”. Así mismo, evaluar
los impactos económicos, sociales y medio ambientales que este problema puede estar
generando y poder avanzar en un primer paso a lo que sería una solución al problema.
La metodología que se siguió a lo largo del proyecto se basa principalmente en cuatro
etapas: 1) un planteamiento de hipótesis para una primera aproximación de lo que puede
estar sucediendo; 2) una revisión bibliográfica de las memorias técnicas del proyecto
(hidráulicas, hidrológicas, morfológicas y de operación); 3) un análisis de calidad de agua y
de lodos de la ciénaga; y 4) un test de jarras. Esto con el fin de entender y describir el
funcionamiento general del sistema (Dársena-Canal-Ciénaga), sus características físico
químicas y los fenómenos físicos y químicos que ocurren en la ciénaga, para posteriormente
llegar a una conclusión final de lo que probablemente está sucediendo y afirmar la hipótesis
más relacionada.
Las hipótesis que se plantearon para tener claridad de cuales eran los fines de cada
actividad a desarrollar para el proyecto fueron las siguientes:
1. El transporte litoral de la costa cartagenera se ha incrementado en un porcentaje
notable y esto ha generado una mayor intrusión de sedimentos a la dársena de La
Bocana de la ciénaga de la Virgen.
2. Las descargas constantes de agua residual sobre la ciénaga han generado un gran
aporte de sedimentos sobre ésta y probablemente esté ocurriendo un transporte de
sedimentos desde la ciénaga hacia la trampa de arena (o dársena) de La Bocana.
3. El constante choque entre las aguas de mar cargadas con iones positivos y las aguas
de la ciénaga cargadas con iones negativos por los vertimientos de aguas negras,
puede estar ocasionando un proceso de coagulación y floculación el cual a su vez,
está convirtiendo el material disuelto y en suspensión, en material sedimentado.
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Finalmente planteado el problema y escogido ya una metodología a seguir para cada una de
las hipótesis, se procedió a desarrollar este proyecto de grado cuya fase de trabajo de
campo y obtención de la información tuvo lugar en la ciudad de Cartagena y posteriormente
tuvo su fase de análisis y conclusiones en la ciudad de Bogotá.
El siguiente documento trata de hacer una breve introducción a nuevas tecnologías de
ingeniería en búsqueda de la estabilidad en cuanto a cantidad y calidad de cuerpos de agua
naturales, además de describir concretamente como se llegó a la conclusión del “por qué” de
un problema medioambiental vigente que podría ocurrir nuevamente en cualquier parte del
mundo y que posiblemente colabore e incentive el inicio de una investigación detallada y por
consiguiente un proceso que tenga como objetivo la depuración total de dicho problema.
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2. MARCO TEÓRICO
2.1 Bocana Estabilizada de Marea
Una bocana estabilizada de marea es una conexión artificial permanente entre el mar y
cuerpos de agua que son abastecidos por este mismo (lagos, lagunas, pantanos, ciénagas
etc.) y que garantiza el flujo y reflujo de las corrientes de marea, para de esa manera
permitir un intercambio constante de las aguas de estos sistemas.
Para lograr un intercambio constante entre los cuerpos de agua, se construye una serie de
esclusas o compuertas que regulan la entrada o salida de agua dependiendo del nivel del
agua en cada cuerpo (nivel de marea y nivel en el cuerpo receptor) y de un caudal de
entrada de marea, que es determinado según el concepto de diseño, que es a su vez
definido de acuerdo al objetivo específico de la construcción de la obra.
Existen básicamente tres motivos u objetivos para construir una bocana estabilizada de
marea: 1) lograr una estabilidad del nivel en el cuerpo de agua receptor, 2) permitir un
caudal de flujo en el cuerpo para evitar sedimentación y/o 3) depurar las aguas afectadas en
el cuerpo de agua a causa de intervención humana mediante los procesos de oxigenación y
dilución sobre el cuerpo.
La Bocana Estabilizada de Marea de La Ciénaga de La Virgen en Cartagena tiene como
objetivo la integración de los tres conceptos y su principio de operación se basa en la
oxidación de la materia orgánica proveniente de las aguas residuales de la ciudad de
Cartagena a través de procesos biológicos aerobios, logrando así, autodepurar el medio
acuático por la asimilación de los nutrientes. A su vez, el aporte de agua de mar influye en
las características fisicoquímicas del agua, permitiendo que se estabilice la salinidad y
propiciando un medio no apto para la permanencia de coliformes en este cuerpo de agua. Al
subir la marea, el agua de mar entra a la ciénaga a través de 6 compuertas; ésta es
direccionada mediante una pantalla metálica hasta la zona donde se encuentran las
descargas de aguas negras, realizando un intercambio dinámico de aguas entre el mar y la
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ciénaga (dilución de los cuerpos de agua) y luego, al bajar la marea el agua de la ciénaga
sale al mar a través de 4 compuertas de salida. 1
2.2 Ciénagas
“La información que se encuentra en este subcapítulo de Ciénagas contiene afirmaciones,
descripciones y datos que se basan principalmente en información recopilada y traducida al
español del Capítulo 13 (Chapter 13th - Wetlands) del libro Water Resources Handbook del
autor Larry W. Mays, editorial McGrawHill”
2.2.1 Definición
Tratar de definir lo que el térm ino “ciénaga” significa es algo que en teoría es muy difícil de
identificar, puesto que “ciénaga” es una palabra única y exclusivamente de origen español
que se le ha asignado a cuerpos en la superficie terrestre poco profundos que están llenos
de humedad y de lodo, pero no se hace referencia a las características físicas, químicas e
hidrológicas de estos cuerpos de agua.
Para hacer una aproximación de una descripción completa de lo que una ciénaga puede ser
y qué procesos naturales están asociados a ella, es necesario que primero se describa la
familia de ecosistemas a la cual pertenece que son los humedales.
Los hum edales o “w etlands” son un término que se ha utilizado para describir una infinita
variedad de ecosistemas cuya formación se le atribuye al agua existente en la tierra. Estos
ecosistemas no tienen un flujo permanente y su profundidad media no sobrepasa los 2
metros; de lo contrario el cuerpo ya no se considera como un humedal. Han existido muchas
definiciones de humedal a lo largo de la historia hechas por hidrólogos, botánicos, biólogos y
especialistas en el tema, pero solo hasta 1979 hubo una primera aproximación de una
definición universal para estos ecosistemas hecha por la U.S FWS (United States Fish & Wild
Services), pero esta definición tuvo muchos problemas en cuanto a términos legales de
definición de la jurisdicción de estos ecosistemas, por lo cual tuvo que surgir una nueva
definición que sería adoptada después por todo el mundo como la definición universal. La
1 Beltrán P., Bocana Estabilizada de Marea como proceso aerobio de auto depuración en la Ciénaga de La Virgen, año 2003.
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definición hecha en 1989 por la EPA (Environmental Protection Agency), SCS (Soil
Conservation Service) y la FWS antes mencionada, es la que en el mundo se considera la
más acertada y utilizada:
“El término humedales se refiere a esas áreas inundadas o donde el suelo se encuentra
totalmente saturado, con una frecuencia y duración de este estado, lo suficiente como para
permitir y soportar la existencia de vegetación típica de suelos saturados.”
La Ilustración 1 es una clasificación de estos ecosistemas de acuerdo a las fuentes de agua
que los suministran y la presencia de nutrientes.
Ilustración 1.Clasificación de Humedales (Fuente: Larry W Mays, Water Resources Handbook)
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De la Ilustración 1 se puede identificar que los ecosistemas más acertados al término
“ciénaga”, son los que la literatura am ericana ha denominado como “sw am ps” y “m arshes”,
que en inglés traduce pantanos. Siguiendo la traducción, se podría identificar qué traduce
cada uno de los sistemas más similares a las ciénagas, para de esa manera poder entrar un
poco más en detalle de cuáles son las funciones de estos ecosistemas y qué procesos
naturales se asocian a ellas:
Mangrove Swamps – Ciénagas con Mangle
Tidal Marshes – Ciénagas de Marea o Ciénagas Costeras
Riverine Swamps – Ciénagas Fluviales
A su vez, la FWS ha clasificado estos ecosistemas en 5 tipos o clases diferentes: 1) marinos,
2) estuarios, 3) ribereños o riverinos, 4) lacustres y 5) palustres, donde los marinos son
asociados a zonas costeras profundas como los arrecifes; los estuarios son sistemas poco
profundos que también se encuentran en zonas costeras, como zonas de intercambio de
marea (bocanas naturales), ciénagas de mangle y pantanos; los ribereños se asocian con un
poco más de profundidad que los estuarios y su fuente de abastecimiento es por lo general
ríos de agua fresca; los lacustres son cuerpos de agua lentos como: lagos, lagunas y
pantanos con vegetación, y por último los palustres son esos ecosistemas pantanosos que
comprenden más del 90% de los humedales existentes en el mundo.
2.2.2 Características y Funciones
El valor que se le da a estos ecosistemas está enmarcado dentro de una visión muy
antropocéntrica que considera que estos cuerpos de agua tienen un valor notable por ser
habitats propicios para la pesca, la cacería, tala de árboles para construcción, asimilación de
aguas residuales, calidad de agua y control de crecientes. Sin embargo, estos valores
antropocéntricos indirectamente surgen de las cualidades ecológicas de estos cuerpos, por
ejemplo: una ciénaga en condiciones anaerobias (sin oxígeno) es capaz de convertir nitratos
( 3NO ) en óxidos nitrosos ( ON2 ) y llevarlos a la atmósfera, permitiendo que las ciénagas
puedan asimilar aguas residuales municipales y vertimientos de aguas con fertilizantes
provenientes de la agricultura.
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También se considera que los humedales son los ecosistemas con mayor tasa de crecimiento
de plantas en el mundo, y que las ciénagas de agua salada y mangle, son los ecosistemas
más productores de biomasa que sirve como alimento de organismos tanto acuáticos como
terrestres. Además, las plantas que llegan al fin de su ciclo se fragmentan formando
residuos de planta que se convierten después en material orgánico básico para la cadena
alimenticia de macro y microorganismos tales como el zooplancton, peces, insectos etc. Así
mismo, las ciénagas descomponen más lentamente las plantas y animales muertos que
otros ecosistemas, debido a que hay un bajo contenido de oxígeno y bajo pH, que a su vez
lo que hace es que los organismos que descomponen la materia mueran por la no resistencia
al medio y existan bacterias anaeróbicas que obtienen energía ineficientemente de la
fermentación.
Las ciénagas son habitats donde conviven cientos de especies entre aves, anfibios, reptiles y
mamíferos, aunque la diversidad meteorológica de estos ecosistemas hace que las especies
entre una ciénaga y otra varíen. El clima y la posición geográfica juegan un papel importante
a la hora de determinar las especies que predominan en la ciénaga. Por ejemplo, las
ciénagas de clima templado pueden llegar a tener muchísima más diversidad de especies
que en otros climas. Por lo general las ciénagas son propicias para desarrollar una cadena
alimenticia perfecta que va desde el zooplancton, las plantas, la materia orgánica, peces y
llega hasta aves acuáticas como los patos y los gansos, y hasta mamíferos, aunque en las
ciénagas costeras habita de manera abundante el pelícano o alcatraz y la garza.
Ciclo Bio-Físico-Químico
Una de las habilidades más importantes que poseen las ciénagas es su capacidad de
almacenar, transformar y recircular nutrientes. Estos ecosistemas tienen una gran capacidad
de oxidar y reducir compuestos, permitiendo que dentro de estas ciénagas se procesen iones
como: 4PO (fosfatos), 3NO (nitratos), 4SO (sulfatos) y C (carbono); y logren convertirse
en gases tales como: 2N , O , S , SH 2 , 4CH y 2CO , causando problemas de lluvia ácida y
efecto invernadero.
Estos ecosistemas además de servir como transformadores y asimiladores de compuestos
tanto inorgánicos como orgánicos, funcionan a su vez como cajas de almacenamiento de
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nutrientes y como sedimentadores. A continuación se describen cada una de las funciones o
habilidades que las ciénagas poseen:
- Sedimentadores: Estos ecosistemas pueden llegar a remover entre un 60 % y un 90 %
de sólidos suspendidos provenientes del agua de escorrentía urbana y de aguas
residuales, eventualmente. Esto se debe a que por ser cuerpos de agua cuya área
superficial es grande en comparación con su profundidad, funcionan perfectamente
como sedimentadores promoviendo la eliminación de metales pesados y compuestos
tóxicos presentes en el agua.
- Transformadores: transformaciones bióticas, abióticas, anaerobias o aerobias no son
problema para estos ecosistemas, pues pueden convertir nutrientes como el nitrógeno
(N), el fósforo (P) y el potasio (K), en cualquiera de las combinaciones que puedan
existir entre las condiciones anteriormente mencionadas. La razón de ello es que estos
ecosistemas poseen una gran diversidad de organismos y especies químicas que
subsisten en condiciones anaerobias y otros(as) en aerobias, ya que estos cuerpos
poseen dos capas con estas características: la capa anaerobia predomina en todo el
suelo y parte del lecho del sistema, siendo la capa reductora de compuestos, mientras
que la capa aerobia comprende una parte del lecho (parte superior) y parte del agua
de fondo, siendo ésta la capa la oxidante.
- Cajas de almacenamiento: La mayoría de los nutrientes que entran a las ciénagas por
diferentes fuentes son almacenados en su lecho y en la turba, aunque las plantas se
consideran también como un sitio importante de almacenamiento de nutrientes. Se
dice que el 55% del total de nutrientes (N, P y K) es almacenado en el lecho y la turba,
el resto se distribuye entre las plantas y el agua. El hecho es que varios análisis
realizados en diferentes partes del mundo encontraron que existen grandes diferencias
entre la entrada de nutrientes a la ciénaga y la salida de éstos, y que la eficiencia del
almacenamiento depende de condiciones climáticas, hidrológicas y geológicas de los
diferentes ecosistemas; también se determinó que la tasa de almacenamiento
promedio anual de nitrógeno (N) y fósforo (P) es relativamente baja en estos
ecosistemas.
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Función Hidrológica
La función hidrológica que estos ecosistemas cumplen está determinada por varios factores:
por el tipo de humedal, su posición topográfica, su tamaño y los tipos de conexiones con
aguas superficiales. Se dice que estos ecosistemas funcionan como bombas de agua para el
ambiente, ya que pueden perder por evaporación hasta 2/3 del contenido de su agua
anualmente y otro 30% en escorrentía o en recarga de aguas superficiales, aunque también
se considera que la interacción con acuíferos permite que se puedan recargar o
eventualmente perder agua.
Otra función importante que estos ecosistemas aportan al sistema hidrológico de las zonas
en que se encuentran es la amortiguación de crecientes a causa de la lluvia. La parte
superior del suelo de algunos de estos ecosistemas funciona perfectamente como una
esponja que absorbe y después de que se llena descarga lentamente el agua retenida;
además, a esto se le agrega que las áreas superficiales de estos ecosistemas son bastante
grandes, lo que le permite recibir y asimilar lentamente la creciente.
2.3 Oxidación de la Materia Orgánica en Cuerpos de Agua
Actualmente el término “materia orgánica” se asocia a todo aquel material que en su
estructura molecular contiene en sus enlaces dos elementos básicos: el carbono (C) y el
hidrogeno (H). Este material se encuentra presente de manera natural y artificial en los
suelos, plantas y animales, como por ejemplo las proteínas y los carbohidratos, que son las
principales fuentes de energía para los seres vivos. Pero lastimosamente el uso
antropocéntrico de este material ha generado que haya una perturbación en el ambiente, ya
que se genera un desbalance en los ecosistemas al entregarles toda la carga de la materia
orgánica que los seres humanos consideramos que ya no es aprovechable.
La mayoría de la materia orgánica contaminante de origen antropocéntrico proviene de los
desechos alimenticios, de las aguas residuales domésticas y no domésticas, así como las de
las industrias. Sin embargo, en la naturaleza existen macro y microorganismos que
descomponen la materia orgánica que los humanos desechamos, para de esa manera
obtener su energía mediante reacciones químicas que pueden requerir o no requerir oxígeno
(medio aerobio y medio anaerobio), para generar reacciones de oxidación y reducción
respectivamente. En este caso en particular, a continuación se hace referencia a la materia
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orgánica que es degradada en presencia de oxígeno (oxidación) en cuerpos de agua y que
de aquí en adelante se denominará “aerobiosis”.2
Para entrar más en detalle de cómo es que la materia orgánica se encuentra presente en las
aguas y mediante qué procesos se logra depurar el efecto adverso que ocasionan las altas
cargas recibidas en estos ecosistemas por este material, es necesario que se definan dos
términos que son comúnmente usados en este campo: la DQO y la DBO. La DQO (Demanda
Química de Oxígeno) hace relación a la cantidad de oxígeno que es requerida para degradar
la materia orgánica mediante procesos químicos; y la DBO (Demanda Bioquímica o Biológica
de Oxígeno) es la cantidad de oxígeno requerida para degradar la materia orgánica
biológicamente con ayuda de reacciones químicas (por ejemplo: por acción de los
microorganismos y su metabolismo). Ambas se expresan en miligramos de oxígeno por litro
de agua (mg O2/L) y ambas son una medida indirecta de la cantidad de materia orgánica
presente en los cuerpos de agua, pues a mayor oxígeno requerido en un litro de agua,
quiere decir que el contenido de materia orgánica en el agua es más alto. Se dice también
que la DQO lleva implícita la DBO, es decir, cuando se habla de una “D Q O ” ese valor es la
suma de los dos procesos.
La aerobiosis puede tener como elemento objetivo a degradar una gran variedad de
compuestos, pues la materia orgánica comprende un amplio rango de diferentes moléculas y
cada una de ellas permite que los elementos o compuestos (productos) de la degradación
sean distintos, así como también influyen en qué tan rápida o efectiva puede ser la reacción.
Un ejemplo claro de ello puede ser las reacciones de aerobiosis para degradar la glucosa y
las proteínas mostradas en las Ecuaciones 1 y 2.
2 Lomeli, Maria Guadalupe. Contaminación por materia orgánica, U.N.A.M 2006. Página web: http://www.sagan-gea.org/hojredAGUA/paginas/16agua.html
DQO
DBO
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Ecuación 1. Oxidación de la glucosa. (Fuente: Lomeli, María Guadalupe. Contaminación por Materia Orgánica, U.N.A.M 2006)
OHCOOOHC 2226126 666
Ecuación 2. Oxidación de proteínas. (Fuente: Lomeli, María Guadalupe. Contaminación por Materia Orgánica, U.N.A.M 2006)
2442222 SONHOHCOOSNOHC ZYX
Como se puede ver, las reacciones cambian completamente y así como cambian de
compuestos, también cambia el tipo de organismo que genera la reacción. Por lo general en
los cuerpos de agua naturales se encuentran presentes una gran cantidad y diversidad de
macro y microorganismos, los cuales compiten constantemente por adquirir la energía
necesaria para crecer, vivir y reproducirse, lo que permite que los cuerpos de agua naturales
sean unos buenos aceptores de materia orgánica. Cabe aclarar que esto depende de las
características físicas, químicas y biológicas de cada cuerpo, y además, para que este
sistema de degradación sea efectivo y constante, los cuerpos de agua necesitan que exista
un flujo constante de oxígeno, pues si no ocurre esto, el oxígeno consumido en la aerobiosis
agotará el existente en el cuerpo de agua y producirá la muerte de éste y de los organismos
que conviven en él, pues la carga de materia orgánica entrante sobrepasaría la tasa de
oxígeno entrante y el oxígeno disponible.
2.4 Coagulación y Floculación
“La información que se encuentra en este subcapítulo de Coagulación y Floculación contiene
afirmaciones, descripciones y datos que se basan principalmente en información recopilada y
traducida al español del Capítulo 12 (Chapter 12th - Coagulation) del libro Physical-Chemical
Treatment of Water & Waste Water de los autores Arcadio Sincero y Gregoria Sincero,
editorial IWA Publishing-CRC Press”
Los coloides son aglomerados de átomos o moléculas cuyos tamaños son muy pequeños y
por ello la fuerza de la gravedad no tiene mayor efecto sobre éstos y en consecuencia,
tienden a estar suspendidos y en estado estable en el agua. La razón de esta estabilidad se
debe a la repulsión misma entre estas pequeñas partículas; sin embargo, existen métodos
para desestabilizar los coloides y uno de ellos es el proceso de coagulación.
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El objetivo de la coagulación es el de agregar químicos al medio donde estén presentes los
coloides y lograr desestabilizar esa repulsión de partículas para permitir que éstas se unan.
No obstante, para que este objetivo tenga éxito es necesario que la coagulación esté ligada
a otro proceso llamado floculación, que es el que realmente permite que las partículas
puedan unirse y hacerse más grandes para hacer que la fuerza de la gravedad tenga mayor
efecto y actué sobre ellas. Este proceso de floculación no es más que permitir una agitación
del medio para que de manera muy suave las partículas coloidales ya desestabilizadas
puedan encontrarse y aglomerarse.
2.4.1 Comportamiento de los Coloides
La mayoría del material en suspensión encontrado en las aguas naturales está compuesto
por sílice y/o materiales similares, con una gravedad específica de 2,65. En tamaños entre
0,1 y 2 mm, este material se sedimenta muy rápidamente; sin embargo, en rangos del
orden de 510 mm el asentamiento puede durar años y tan solo podría caer una distancia de
1 mm.
El sistema coloidal está compuesto por dos fases: el soluto y el solvente. Estas dos fases
pueden estar a su vez en cualquiera de los tres estados de la materia: sólida, líquida o
gaseosa; por ejemplo: el solvente puede ser un líquido y el soluto un sólido, y así en todas
las combinaciones que puedan existir, con excepción de la de gas y gas. Cuando se está
hablando del proceso de coagulación se tratan solamente los sistemas coloidales líquido
(solvente) - sólido (soluto) y éstos a su vez se componen en dos tipos: liofílicos y liofóbicos,
en donde los liofílicos son aquellos coloides que se ligan al solvente y los liofóbicos los que
no; cuando el solvente es el agua, entonces se habla de hidrofílicos e hidrofóbicos
respectivamente. La afinidad de los hidrofílicos al agua se debe a los grupos polares que
estos coloides poseen en sus superficies, tales como: -OH (hidroxilo), -COOH (carboxílico) y
2NH (amino), lo que permite que exista una capa de agua que se encuentra atada a estos
grupos. Por otro lado, los coloides hidrofóbicos no tiene afinidad por el agua y por ello estos
no tienen una capa de agua en su superficie y por lo general, los coloides inorgánicos son
hidrofóbicos.
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2.4.2 Potencial Zeta
La propiedad repulsiva de las partículas coloidales se debe a las fuerzas eléctricas que éstas
poseen y a la distancia a que se encuentren, como se puede observar en la Ilustración 2.
Estas fuerzas son generadas debido a las cargas que estas partículas tienen en sus
superficies llam adas “cargas prim arias”, y son producidas por dos fenóm enos: la disociación
de los grupos polares y/o la adsorción de iones provenientes del solvente. Para los coloides
hidrofóbicos (inorgánicos), las cargas se deben a la adsorción de iones del medio, pero para
los coloides hidrofílicos (orgánicos), las cargas son generadas por los grupos carboxílico (-
COOH) y amino ( 2NH ), y estas cargas primarias pueden ser tanto positivas como
negativas. En el caso de los coloides hidrofílicos (orgánicos), las cargas dependen de su pH;
por ejemplo si el pH del solvente es alto la partícula seguramente va a estar cargada
negativamente y viceversa.
Ilustración 2. Fuerzas de atracción y repulsión (Fuente: www.frank.germano.com/images/vor_4.gif )
Estas cargas primarias a su vez atraen otros iones con carga contraria provenientes de la
solución, los cuales son capaces de formar una capa alrededor de las cargas primarias, solo
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si la capa de cargas primarias es lo suficientemente larga. Esta capa de cargas contrarias a
las primarias también puede a su vez atraer cargas contrarias a ésta, es decir, también
puede atraer iones con carga igual a la primaria formando otra capa, pero solo la capa de
carga contraria a la primaria es la que se mueve junto con la partícula, aunque siempre va a
existir un plano en el cual comparten sitio las cargas contrarias a las primarias y las de igual
carga que la primaria, como se puede ver en la Ilustración 3.
Ilustración 3. Capas de un coloide y sus cargas
(Fuente: mazinger.sisib.uchile.cl/.../images)
Debido a que las cargas son eléctricas, éstas poseen un potencial electroestático que
depende de la distancia de la superficie de la partícula; a mayor distancia el potencial
decrece y entre más cerca se esté de la superficie, mayor es ese potencial. A su vez existe
un potencial zeta, que es ese potencial electroestático que comprende la zona desde la
superficie de la partícula hasta donde comienza ese plano compartido que ya se describió
anteriormente. Este potencial zeta es el que le da esa estabilidad a la partícula y esa
capacidad de repeler a las demás partículas (ver Ilustración 4).
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Ilustración 4. Potencial Electroestático (Fuente: mazinger.sisib.uchile.cl/.../images)
2.4.3 Desestabilización de Coloides
La estabilidad de las partículas coloidales está dada por dos fuerzas que interactúan en ellas:
Las fuerzas de van der Waals’s (atracción) y las fuerzas de repulsión . Las fuerzas de
repulsión como ya se mencionó antes, dependen de las cargas que se encuentran en la
superficie de la partícula, y las fuerzas de van der W aal’s, son fuerzas inherentes en los
cuerpos y que son causadas por el desbalance de las fuerzas atómicas en las superficies. Lo
que se busca con la coagulación es reducir ese potencial zeta que poseen las partículas
coloidales, agregando químicos para desestabilizar las capas de la superficie, y por lo
general, siempre se utilizan químicos con iones de carga contraria a la carga primaria de las
partículas.
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2.4.4 Test de Jarras
El test de jarras es más comúnmente utilizado para encontrar qué coagulante (químico
desestabilizador), qué dosis y qué pH óptimo se deben utilizar para una proceso de
coagulación efectivo.
Consiste en 4 o 6 beakers de 1000 ml cada uno, los cuales son llenados con el agua a tratar
y se les agrega una dosis de coagulante diferente para cada beaker. Luego se mezcla
rápidamente entre 60 y 80 rpm durante 1 minuto y después una mezcla lenta a 30 rpm
durante 15 minutos. Se observa cual beaker respondió mejor a la dosis de coagulante, es
decir, en cual beaker hubo una mayor formación de flocs (partículas coloidales aglomeradas)
y se vuelve a repetir el ensayo para pH diferentes y la dosis encontrada anteriormente. La
combinación entre el mejor pH y la mejor dosis es la respuesta del test de jarras.
2.5 Sedimentación
Una de las principales características fisicoquímicas de los cuerpos de agua, es el contenido
del total de sólidos que contiene. Esos sólidos pueden ser considerados como material
flotante o en suspensión, material sedimentable, material coloidal y material diluido o en
solución; una clasificación más detallada de los sólidos presentes en el agua está descrita en
la Tabla 1.
Tabla 1. Sólidos presentes en el agua. Adaptado de Standard Methods (1998)
SÓLIDOS DESCRIPCIÓN
Totales Son aquellos residuos que quedan después de evaporar y secar
una muestra de agua a temperaturas entre 103 y 105 °C.
Volátiles Totales Son la fracción de los sólidos totales que pueden ser volatilizados
y quemados a 500 ± 50 °C.
Fijos Totales Son el residuo que resulta después de quemar los sólidos
volátiles totales.
Suspendidos Totales Es la porción de los sólidos totales que es retenida por un filtro
con un tamaño de poros de 1,58 µm
Volátiles Suspendidos Son la fracción de los sólidos suspendidos totales que pueden ser
volatilizados y quemados a 500 ± 50 °C.
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Fijos Suspendidos Son el residuo que resulta después de quemar los sólidos
volátiles suspendidos.
Disueltos Totales Estos sólidos son la diferencia entre los sólidos totales y los
sólidos suspendidos totales. Son conformados típicamente por
material coloidal.
Volátiles Disueltos Son la fracción de los sólidos disueltos totales que pueden ser
volatilizados y quemados a 500 ± 50 °C.
Fijos Disueltos Son el residuo que resulta después de quemar los sólidos
volátiles disueltos.
Sedimentables Son aquellos sólidos suspendidos que dejan de estar en
suspensión después de reposar una muestra de agua por un
período de tiempo y se expresan en mililitrosl/litro.
Cuando se está hablando del tratamiento fisicoquímico de aguas, se encuentra que estos
sólidos presentes en los cuerpos de agua son objetivo de remoción casi total y los procesos
para su remoción dependen de sus características, aunque finalmente todos son removidos
en los procesos de sedimentación y filtración. Por ejemplo, a través los procesos de
coagulación y floculación, el material coloidal, el diluido y algo del flotante pueden llegar a
ser fácilmente sedimentables y la fracción que no puede ser sedimentada seguramente
podrá ser filtrada; sin embargo, se dice que el mayor porcentaje de remoción de sólidos se
encuentra en el proceso de sedimentación. Por lo tanto, uno de los procesos que mayor
importancia tiene en la separación de los sólidos de las corrientes de agua, es el proceso de
sedimentación, también conocido como la teoría de la separación por gravedad.
La sedimentación es aquel proceso de separación en el que los sólidos suspendidos que se
encuentran en el agua y tienen un mayor peso que el agua, pueden ser removidos por
acción de la fuerza de gravedad. De igual forma, los fenómenos causados por la fuerza de la
gravedad en los procesos de sedimentación, pueden dividirse en diferentes tipos de
sedimentación los cuales dependerán de las características de las partículas a sedimentar.
Los diferentes fenómenos de sedimentación son sedimentación discreta, floculenta, con
polímeros, de zona, compresiva, acelerada y flotante (ver Tabla 2).
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Tabla 2. Tipos de fenómenos gravitacionales utilizados en el tratamiento de aguas residuales. Adapt ado de Metcalf & Eddy, Waste Water Engineering: tratment and reuse (2003)
TIPO DE
SEPARACIÓN
DESCRIPCIÓN APLICACIÓN
Sedimentación
Discreta
Se considera a aquella sedimentación
de partículas suspendidas con baja
concentración, de manera individual y
en un campo constante de
aceleración. No existe una interacción
de partículas considerable.
Remoción de arenas en un
agua residual.
Sedimentación
Floculenta
Es aquella sedimentación en la que las
partículas chocan durante su
sedimentación haciendo una partícula
de mayor tamaño y más fácil de
sedimentar.
Remueve gran porción de
los sólidos suspendidos
totales y los flocs
resultantes de los procesos
de coagulación y
floculación.
Sedimentación
con Polímeros
Como su nombre lo dice es un
proceso en el cual se añade un
polímero, el cual promueve una
especie de conglomerados de
partículas suspendidas y por lo tanto
promueve una sedimentación más
rápida de ellas.
Reduce gran parte de los
sólidos suspendidos totales
de las aguas residuales
industriales y también de
alcantarillados combinados
(Reduce DBO y fósforo)
Sedimentación
de zona
Esta sedimentación ocurre cuando las
fuerzas entre partículas comienzan a
actuar lo suficiente como para atraer
partículas vecinas y sedimentase
como una unidad.
Sedimentación
Compresiva
Esta sedimentación ocurre en las
zonas donde la concentración de
partículas es alta y logran formar una
estructura o una capa que hace que
las partículas ubicadas en la capa
inferior se compriman por el mismo
peso de la estructura.
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Sedimentación
Acelerada
Es la remoción de partículas
suspendidas por acción de la
gravedad.
Remoción de arenas en un
agua residual.
Flotación Se considera también un fenómeno de
separación por gravedad, ya que las
partículas menos densas que el agua
logran permanecer en suspensión.
Remoción de grasa y
aceites presentes en los
sólidos suspendidos.
El modelo matemático que describe el proceso de sedimentación de partículas está basado
principalmente en las leyes clásicas de Newton y Stokes, que relaciona la velocidad terminal
de una partícula con las fuerzas de la gravedad y la de fricción, como se describe en las
Ecuaciones 3, 4 y 5.
Ecuación 3. Fuerza Gravitacional Fuente: Metcalf & Eddy, Waste Water Engineering: treatment and reuse (2003)
]/*.[
)(2smkgF
gVolumenF
G
particulaaguaparticulaG
Ecuación 4. Fuerza de Fricción. Fuente: Metcalf & Eddy, Waste Water Engineering: treatment and reuse (2003)
]/*[2
2smkgF
velocidadAreaCF
d
particulaaguapartículaarrastred
Ecuación 5. Velocidad Terminal de la Partícula Fuente: Metcalf & Eddy, Waste Water Engineering: treatment and reuse (2003)
]/[)(
)1(3
43
4)(
smtv
dpespecíficagravedadC
gdpC
gtv
p
partículaarrastreagua
aguapartícula
arrastrep
Teniendo en cuenta que el coeficiente de arrastre varía dependiendo de las características
del flujo donde se halle la partícula, es decir, si se encuentra en la capa laminar o turbulenta
del flujo, este coeficiente puede tomar distintos valores y como consecuencia la velocidad
terminal también. De acuerdo con el número de Reynolds (NR) se definen las diferentes
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condiciones de flujo y los diferentes coeficientes de arrastre para cada caso. Para un NR < 1,
el flujo es laminar, para un NR entre 1 y 2000, el flujo es transicional y para NR > 2000, el
flujo es turbulento. En la Ilustración 5 se presentan los distintos coeficientes de arrastre.
Ilustración 5. Coeficientes de Arrastre
Fuente: Metcalf & Eddy, Waste Water Engineering: treatment and reuse (2003)
Así mismo las Ecuaciones 6, 7 y la Ilustración 6 describen las velocidades terminales para
los diferentes tipos de flujo.
Ecuación 6. Velocidad Terminal de Partícula para Flujo Laminar Fuente: Metcalf & Eddy, Waste Water Engineering: treatment and reuse (2003)
18)( 2
9 dpgv aguapartícula
p
Ecuación 7. Velocidad Terminal de Partícula para Flujo Turbulento Fuente: Metcalf & Eddy, Waste Water Engineering: treatment and reuse (2003)
dpgvagua
aguaparticulap
33,3
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26
Ilustración 6. Velocidad Terminal de Partícula para Flujo Transicional Fuente: Metcalf & Eddy, Waste Water Engineering: treatment and reuse (2003)
2.6 Transporte Litoral de Sedimentos
El transporte litoral de sedimentos hace referencia al estudio realizado en las costas para
determinar qué tipo de material, en qué cantidades y en qué dirección se dirigen los
materiales que son transportados y/o arrastrados por las mareas y corrientes de litoral en lo
largo de todo el margen de la costa en estudio y que son potencialmente sedimentables en
las playas y demás relieves costeros.
En general existen dos clases de transporte de sedimentos en las zonas costeras: el
transporte normal a la costa y el transporte a lo largo de la costa. Básicamente se
diferencian por el tipo de ola involucrada en cada proceso; las olas más agresivas cuya
relación equivaldría a decir que el cociente entre su altura y longitud sobrepasa los 0,025
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(H /L ≥ 0,025), son las olas encargadas de realizar el transporte a la costa, es decir, estas
olas pueden formar o destruir los perfiles de las playas, pues en los períodos de calma estas
olas aportan sedimentos a las playas, mientras que en los períodos de tormenta arrastran el
material hacia el mar, pero en general este tipo de transporte no remueve en forma
permanente los materiales sedimentarios, tan solo los mueve temporalmente hacia el mar; y
las olas más calmadas con una relación entre altura y longitud inferior a 0,025, son las
encargadas de realizar el transporte del material sedimentable a lo largo del litoral, el cual
permite mover cantidades significativas de material de un lugar a otro en la costa y ambos
transportes actúan conjuntamente para llevar a cabo el transporte de sedimentos en general
en la costa. Las olas más agresivas causan una remoción inicial del material en la playa y
luego forman una componente longitudinal de su energía, que es la que forma esa corriente
paralela a la playa y que va a ocasionar posteriormente el transporte a lo largo de la costa.3
Como ya se mencionó anteriormente, uno de los aspectos a estudiar cuando se habla de
transporte litoral, es la dirección de ese transporte en la costa. Esta dirección del transporte
está directamente relacionada con la dirección predominante del oleaje en la costa; sin
embargo, en muchos lugares del mundo inferir la dirección del transporte a partir de la
dirección del oleaje puede tener un amplio rango de incertidumbre, y por esa razón, los
estudios de transporte litoral utilizan varios métodos para constatar la dirección real.
Algunos de estos métodos son: configuración de la playa en la vecindad de promontorios de
roca; configuración de las bocas de los ríos y lagunas en la zona; patrones de depositación y
erosión en estructuras ya construidas; características de las playas y sus sedimentos;
medición de corrientes, y uso de trazadores naturales o artificiales. 4
Otro aspecto importante a tener en cuenta en el transporte de sedimentos, es los tipos de
materiales que conforman las playas. En general, cuando se habla de transporte litoral se
refiere a material sedimentario y éste se divide en 6 tipos de material de acuerdo con su
tamaño: cantos, guijarros, gravas, arenas, limos y arcillas. Así mismo, estos tipos de
materiales a su vez tienen clasificaciones en ellos, debido a que el rango de tamaño de cada
uno es muy variable, entonces se clasifican en finos, medios y gruesos. La Tabla 3 es una
clasificación de los materiales según la clasificación unificada de Wentworth.
. 3 Ing. Jaime Iván Ordoñez, Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia. Procesos Sedimentológicos en la Ingeniería de Costas, 1982. 4 IBID
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Tabla 3. Clasificación de Sedimentos Adaptado de: Procesos Sedimentológicos en Ingeniería de Costas, Ing. Jaime Iván Ordoñez
-8 25676,2 2"
-6 64
19 3/4"4,76 No. 4
-2 4
-1 2 No. 10
0 1
1 0,50,42 No.40
2 0,25
3 0,125
0,074 No. 2004 0,0625
8 0,00591
12 0,00324
Limo
Arcilla
Coloide
Limo o Arcilla
Media
Fina
Arenas
US Standard Size Clasificación Unificada
Guijarros
Gruesa
Fina
Gravas
Gruesa
Gruesa
Fina
Media
Muy Fina
Escala ф Diámetro (mm)
Arenas
Escala Wentworth
Cantos
Guijarros
Gravas
Gravillas
Muy Gruesa
Usualmente estos materiales sedimentarios de costa están compuestos generalmente por
cuarzo, lo que les da la capacidad de ser inertes y durar largos períodos de tiempo sin ser
afectados químicamente. También se considera que dentro de esta familia de materiales
costeros se encuentran composiciones de carbonatos, feldespatos y materia orgánica,
además de minerales de hierro, magnesio y calcio. La composición es importante en el
estudio de transporte de sedimentos pues la composición está directamente relacionada con
las densidades de los materiales.5
5 Ing. Jaime Iván Ordoñez, Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia. Procesos Seimentológicos en la Ingeniería de Costas, 1982.
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La Tabla 4 muestra las diferentes densidades y pesos específicos de los materiales que
componen las costas.
Tabla 4. Densidad de Materiales de Playa
Adaptado de: Procesos Sedimentológicos en Ingeniería de Costas, Ing. Jaime Iván Ordoñez
CuarzoCalcita
Minerales Pesados
Arena UniformeArena Suelta 90 118Arena Densa 109 130Arena MixtaMixta Suelta 99 124Mixta Densa 116 135
ArcillaDura, Glacial 129
Blanda, Orgánica 89
Material Seco Saturado
Peso Específico
Densidad (lb/pie³)
2,652,72
2,87 - 5,20
En general, el objetivo de las investigaciones del transporte litoral sobre las costas es el de
tener información primordial para el diseño de estructuras sobre las costas, como por
ejemplo la construcción de espolones para la protección de las costas.
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3. DESCRIPCIÓN DE LA CIÉNAGA DE LA VIRGEN
La Ciénaga de la Virgen, Juan Polo o Tesca, como también se le conoce a esta ciénaga, es un
humedal de gran importancia local y regional ubicado en los límites del norte de la ciudad de
Cartagena. En su longitud bordea la vía al mar que comunica las ciudades de Cartagena y
Barranquilla, abarcando desde el Km 0 hasta aproximadamente el Km 3 de la vía, de
manera que si se viaja por esta carretera se observa durante el inicio de ella que al costado
izquierdo está el Mar Caribe y al costado derecho la Ciénaga de la Virgen. De igual forma, en
su amplitud es bastante extensa puesto que puede ser un poco más grande que la pista del
aeropuerto Rafael Núñez de la ciudad de Cartagena, que a su vez bordea la ciénaga en gran
parte del costado sur y occidental de la ciénaga, formando un espejo de agua de
aproximadamente 25 km². Su profundidad es bastante variable, pues hay zonas donde su
profundidad no sobrepasa los 100 cm, pero como pueden haber zonas donde puede llegar a
ser de 2,5 m.
Este humedal ha sido el hogar y fuente de trabajo de un porcentaje amplio de la población
cartagenera. Pescadores, conjuntos recreacionales y hasta hoteles se pueden observar en
las orillas de esta ciénaga, convirtiéndose así en una fuente económica, de recreación y
turismo de la ciudad de Cartagena. Gran parte del pescado que se encuentra en el comercio
informal (playas y restaurantes corrientes) de Cartagena, proviene de la Ciénaga de La
Virgen, brindando la posibilidad a muchas personas de encontrar en ella un estilo de vida y
una posibilidad de negocio. Todo esto hace necesariamente que el ecosistema de la Ciénaga
de La Virgen sea considerado muy importante, como parte de los bienes y servicios
ambientales de la ciudad y que sea considerado por la normatividad y la política ambiental
nacional y regional com o un “hum edal” prioritario para la ordenación y el m anejo sostenible.
3.1 Cuenca de La Ciénaga de La Virgen
La cuenca de La Ciénaga de La Virgen se encuentra ubicada en la zona norte del
departamento de Bolívar y está conformada principalmente por los municipios de Turbaco,
Santa Rosa y Villanueva. Limita al norte y oeste con la eco-región Zona Costera, al este con
el departamento del Atlántico y al sur con la eco-región del Canal del Dique; y tiene una
extensión aproximada de 48.111 hectáreas y una población de 85.118 habitantes.
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Esta cuenca se caracteriza por el drenaje de gran número de arroyos que llegan a la Ciénaga
de La Virgen, dentro de los cuales se distinguen los arroyos de Matute - Ternera, Limón,
Chiricoco, Hormiga, Las Tablas, Tabacal, Palenquillo y Meza, los cuales son principalmente
invernales y nacen en los municipios que conforman la cuenca. Esta cuenca presenta gran
diversidad geomorfológica, desde relieves montañosos en el municipio de Villanueva,
mesetas localizadas en el municipio de Turbaco y hasta lomas, las cuales constituyen el
relieve más abundante en la zona y con mayor presencia en el municipio de Santa Rosa,
aunque también en este municipio se pueden encontrar llanuras costeras.
Los activos ambientales que enriquecen esta cuenca están representados por el área y
extensión del Jardín B otánico “G uillerm o Piñeres”, los arroyos Tabacal y Hormiga, el sistema
de Serranías y Lomeríos de Turbaco y el cerro El Peligro. Este último es el sistema de
acuíferos y aguas subterráneas presentes en la zona.6
En la Ilustración 7 podemos observar el mapa general de la cuenca de la Ciénaga de La
Virgen (color azul verdoso), en donde su relieve más elevado se encuentra identificado con
los tonos más intensos del color verde y siendo los menos intensos los relieves de llanura.
También se pude apreciar en el costado izquierdo del mapa a la ciudad de Cartagena (zona
delineada en rosado) y en color azul intenso algunas fuentes hídricas que hacen parte de la
ecorregión.
6 CARDIQUE, Ordenamiento Cuencas Canal del Dique y Ciénaga de la Virgen. Conservación internacional-Colombia
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Ilustración 7. Cuenca de La Ciénaga de La Virgen
(Fuente: Corporación Autónoma del Canal del Dique, CARDIQUE)
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4. D ESCR IPCIÓ N D EL SISTEM A “LA B O CA N A ”
El sistema de La Bocana de la Ciénaga de La Virgen está conformado principalmente por 7
componentes o sectores: mar Caribe, dársena (trampa de arena), box culver (puente), canal
de intercambio, esclusas, la Ciénaga de La Virgen y la pantalla o dique direccional. Cada uno
de ellos cumple con una función específica dentro del sistema y unas características propias
que fueron diseñadas bajo criterios técnicos hidráulicos, hidrológicos y morfológicos del
entorno. A continuación se dará una breve explicación de cada uno de los criterios técnicos
evaluados para la construcción de esta bocana estabilizada de mareas y cómo es el
funcionamiento integral de cada uno de sus componentes con el fin de visualizar más
claramente como es que funcionan estos innovadores sistemas de tratamiento y manejo de
recursos hídricos.
4.1 Funcionamiento Hidráulico
4.1.1 Oleaje del mar y la ciénaga
Se dice que el principal factor que influye en el comportamiento y el origen de las mareas en
todo lugar el mundo son las fuerzas de atracción que ejercen la Luna y el Sol sobre el
planeta Tierra. Por esa razón, la posición geográfica de las costas influye directamente sobre
la características que predominan en el régimen de mareas en las costas de toda ciudad. En
la ciudad de Cartagena de Indias, se habla que la marea posee un régimen semi-diurno, el
cual está compuesto por dos picos altos y dos picos bajos o valles por día, los cuales
corresponden a luna creciente y luna menguante respectivamente, aunque también se habla
de picos extremos, es decir, picos demasiado altos o picos demasiado bajos, que
corresponden a luna llena y luna nueva respectivamente.
El oleaje promedio de la ciudad de Cartagena se encuentra alrededor de 1.5 m de altura de
ola, con una dirección predominante hacia el noreste (ver Foto 1. del ANEXO II). Sin
embargo, la Tabla 5 muestra cuales son las posibles mareas que se pueden presentar en la
ciudad de Cartagena junto con su frecuencia de ocurrencia en cada dirección.
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Tabla 5. Oleaje Cartagena (Fuente: ROYAL HASKONING, Memoria Hidráulica, Proyecto La Bocana)
Los cuerpos de agua como los lagos, las lagunas, los embalses y las ciénagas también tienen
un comportamiento de oleaje que es causado por el viento existente sobre la superficie de
éstos, de manera que la velocidad y la dirección del viento muy seguramente darán las
condiciones de oleaje sobre ellos; sin embargo, para el caso de las ciénagas costeras el
oleaje está determinado más que por el viento, también por el oleaje proveniente del mar.
El análisis del oleaje que ocurre en estos tipos de cuerpos se denom ina el “fetch”, el cual
determina cual es la distancia y la dirección en la cual una ola es capaz de viajar dentro de
estos cuerpos y el intervalo de tiempo que pueden durar como ola. A continuación las Tablas
6 y 7 presentan las características del viento sobre la Ciénaga de La Virgen y su olaje
respectivamente.
Tabla 6.Comportamiento del viento en la Ciénaga de la Virgen (Fuente: ROYAL HASKONING, Memoria Hidráulica, Proyecto La Bocana)
NNE
VELOCIDAD MÁX. [m/s] 15,8 6,1 10,9 5,3 9,2 5,8 10 8,1
ESE E ENE NEDIRECCION VIENTO
S SSE SE
SSW
VELOCIDAD MÁX. [m/s] 15,8 6,1 10,9 5,3 9,2 5,8 10 8,1
WNW W WSW SWDIRECCION VIENTO
N NNW NW
W NW N NE % % % %
6 0,50 0,13 0,18 0,50 3,23 6 1,50 0,18 0,28 1,45 20,61 7 2,50 0,02 0,12 0,51 13,87 8 3,50 0,00 0,04 0,10 3,98 9 5,00 0,00 0,00 0,08 1,19 11 7,00 0,02 0,02 0,00 0,17 13 9,00 0,00 0,00 0,00 0,03
Aguas profundas Período en
seg Altura en m
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Tabla 7. Oleaje de la Ciénaga de la Virgen
(Fuente: ROYAL HASKONING, Memoria Hidráulica, Proyecto La Bocana)
Fetch (km) 7,00 5,50 4,70 4,30 4,40 4,40 5,20 8,50Altura (m) 0,35 < 0,25 0,30 < 0,25 0,25 < 0,25 0,25 0,25Período (s) 2,40 1,60 2,00 1,50 1,80 1,50 2,00 2,00
Fetch (km) 7,00 5,50 4,70 4,30 4,40 4,40 5,20 8,50Altura (m) 0,35 0,25 0,35 0,25 0,40 0,40 0,40 0,40Período (s) 2,10 2,00 2,00 1,90 2,20 2,20 2,30 2,50
SSW
DIRECCION VIENTO
S SSE SE ESE E ENE NE NNE
WNW W WSW SWDIRECCION VIENTO
N NNW NW
Finalmente, de acuerdo con las características del viento sobre la ciénaga y el
comportamiento de las mareas de la costa de la ciudad de Cartagena, Royal Haskoning
determinó que la Ciénaga de La Virgen posee un oleaje predominante de aproximadamente
0,4 metros de altura en dirección nor-noreste, con un fetch de 8.5 km para estas olas (ver
Foto 2. del ANEXO II).
4.1.2 Interacción ciénaga-mar
La interacción del Mar Caribe con la Ciénaga de La Virgen es el proceso principal y sobre el
cual se fundamenta el funcionamiento del sistema de La Bocana. Este proceso es un proceso
cíclico el cual inicia en periodos de marea creciente y finaliza en períodos de marea bajante.
Para esclarecer este proceso es necesario explicar el esquema general del sistema mostrado
en la Ilustración 8.
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Ilustración 8. Esquema General de La Bocana
(Fuente: ROYAL HASKONING)
De acuerdo con la Ilustración 8 cuando el oleaje en el Mar Caribe aumenta, el agua del mar
entra hacia la dársena y el canal del sistema (flechas señaladas en azul claro), pasando por
las esclusas de entrada, para luego ser transportada por el dique direccional que va a llevar
esta agua rica en oxígeno disuelto hacia las aguas de la ciénaga contaminadas con la
materia orgánica (M.O) de las aguas residuales provenientes de la ciudad, para ser oxidadas
mediante el proceso de aerobiosis. Para que el proceso de aerobiosis sea efectivo tienen que
ocurrir dos procesos principales: dilución y descomposición; cada uno de ellos y su
efectividad dependen del caudal y del tiempo de retención óptimos para cada proceso, pues
se requiere de un tiempo de retención alto y caudales bajos para poder darle tiempo a los
procesos biológicos para oxidar y descomponer la materia orgánica; pero por otro lado,
también se necesita tiempos de retención bajos y caudales altos para que haya una dilución
entre las dos masas de agua. En caso de que los tiempos de retención sean muy altos, no
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habrá proceso de dilución y no habrá oxígeno suficiente para degradar la materia orgánica,
ya que en algún momento las aguas residuales excederían la capacidad de dilución; y por
otro lado, si los tiempos de retención son muy bajos, no habrá acción microbiana y el agua
contaminada seguirá igual pero más diluida y muy seguramente estará ubicada en otro lugar
de la ciénaga. Por lo anterior, mediante modelaciones de calidad de agua con el modelo
MIKE21 y modelaciones hidráulicas con el modelo RUBICON, la empresa de consultoría
holandesa ROYAL HASKONING estimó un tiempo de retención óptimo para el proceso
general, para una serie de caudales medios en el sistema, haciendo énfasis que para este
caso específico el efecto de dilución prima sobre el de oxidación, pues se concluyó que para
tiempos de retención bajos y caudales altos la calidad del agua en la ciénaga mejora
notablemente (ver Tabla 8).
Tabla 8. Especificaciones Hidráulicas de La Bocana
TRH [días] Qmedio-ciénaga [m³/s] Qmedio-entrada [m³/s] Qmedio-salida [m³/s] V-entrada [m³]7 34 86 49 2500000
Qmáx-entrada [m³/s] TRH máx [días] Qmín-entrda [m³/s] TRH mín [días]115 4,5 65 9,5
Por último, el ciclo termina una vez que la marea haya disminuido en el mar y la ciénaga se
haya llenado. Entonces el sistema deja salir toda esa agua que entró a la ciénaga en el
período de marea subiente y la descarga dejándola salir por las esclusas de salida y luego
por el canal y la dársena para terminar en el mar Caribe cumpliendo con características
fisicoquímicas para contacto secundario establecidas por el Decreto 1594 del año 1984 para
vertimiento de aguas.
Cabe aclarar que el tiempo de retención hidráulico (TRH) es independiente del tiempo o
período en el que se demora el ciclo de marea subiente a marea bajante, es decir, en
cambiar de flujo el sistema. El TRH es más bien una medida del tiempo en el que se demora
una partícula de agua en entrar al sistema hasta que sale de él. La Ilustración 9 presenta el
ciclo ideal que debería ocurrir normalmente en un período de 24 horas para regular el
balance hídrico del sistema.
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Ilustración 9. Ciclo de Niveles de Marea y Ciénaga (Fuente: ROYAL HASKONING, Manual de Operación y Mantenimiento, Proyecto La Bocana)
Aunque el anterior ciclo sea el ideal, ROYAL HASKONING también elaboró un modelo
matemático de mareas para la ciudad de Cartagena, que describe los niveles de agua del
mar de acuerdo a la fecha calendario del año en transcurso, es decir, la ecuación que
determina la altura del mar depende del tiempo del calendario, por ejemplo: si se está a las
13:00 p.m en el día 27 del mes de Septiembre del año XXXX, entonces el tiempo que se le
debe introducir al modelo corresponde a 6469 horas, puesto que desde el 1 de Enero del
año XXXX hasta esa fecha han transcurrido 6469 horas; finalmente el modelo arrojará la
altura para esa hora (ver modelo en Ecuación 8).
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Ecuación 8. Modelo Marea Astronómica (Fuente: ROYAL HASKONING)
mHmínmHmáx
ttO
ttK
ttS
ttM
tOtKtStMtH
26,0;26,0
180170
82,252cos06,0)(
180165
93,232cos10,0)(
180257
122cos02,0)(
180352
42,122cos08,0)(
)()()()()(
1
1
2
2
1122
4.1.3 Tiempo de Lavado
El tiempo de lavado significa el tiempo en el que se demora el agua en salir o entrar al mar
Caribe o a la ciénaga después de cada cambio de flujo. Se dice que el volumen de lavado es
aproximadamente de unos 250.000 m³, que corresponde a toda el agua ocupada por el
canal y la dársena.
Existen dos tipos de lavado: lavado de salida y lavado de entrada. El tiempo de lavado de
salida corresponde al tiempo en el que se demora el agua de la ciénaga en ocupar el espacio
ocupado por agua de mar en el canal y la dársena, justo después del cambio de flujo
entrante a flujo saliente; y el tiempo de lavado de entrada, es el tiempo que le cuesta al mar
llenar el volumen ocupado por agua de la ciénaga justo después del cambio de flujo saliente
a flujo entrante (ver Ilustración 10).
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Ilustración 10. Tiempos de Lavado. Adaptado de Memora Hidráulica Proyecto LA Bocana, ROYAL
HASKONING
Lavado de Salida (t=3 horas) Lavado de Entrada (t=1,5 horas)
4.1.4 Esclusas (Compuertas)
El sistema de esclusas de La Bocana está conformado principalmente por una estructura en
concreto colocada en forma transversal al canal. Esta estructura es la que divide la ciénaga
de las demás partes del sistema y es la encargada de soportar las 10 compuertas de madera
que regulan el intercambio de aguas. Estas compuertas de madera funcionan única y
exclusivamente por hidráulica, es decir, no poseen ningún tipo de sistema mecanizado que
las abra o las cierre. Estas compuertas abren y cierran de acuerdo a la presión hidrostática
que ejercen las aguas que le llegan y el momento con el que estas masas de agua llegan a
dichas compuertas. Pero ¿cómo hacer para que estas compuertas sirvan para salida y para
entrada al mismo tiempo?, parece ser que la ingeniería holandesa para el manejo de
recursos hídricos lleva la vanguardia en el mundo, pues la empresa ROYAL HASKONING
diseñó para este sistema de esclusas un método muy sencillo para que 4 compuertas
sirvieran de salida y 6 sirvieran de entrada, tan solo basándose en la posición que debieran
ser colocadas (ver Ilustración 11).
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Ilustración 11. Sistema de Esclusas (Fuente: ROYAL HASKONING)
Ilustración 12. Compuerta con presión sobre el lado opuesto. (Fuente: ROYAL HASKONING)
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De la Ilustración 12 se puede observar que en caso que si ésta fuera una compuerta de
salida, es decir, que permite que el agua de la ciénaga salga hacia el mar; pero el mar está
ejerciendo una presión sobre ella, pues la posición de la compuerta no va a permitir que la
presión que ejerce el mar sobre la compuerta sea mayor que la de la ciénaga, debido a que
las fuerzas axiales de las compuertas hacen una fuerza de reacción que logra igualar a la de
la presión hidrostática, entonces es muy poco probable que una compuerta de salida pase a
ser una de entrada. Lo contrario ocurre si la presión se encuentra del otro lado, es decir, del
lado para el que fueron diseñadas (ver Ilustración 13).
Ilustración 13. Compuerta con presión del lado correcto (Fuente: ROYAL HASKONING)
En este caso no existen fuerzas opuestas a la hidrostática, entonces las compuertas van a
abrirse seguramente. Estos sistemas de entrada y salida de agua están divididos a su vez
por la pantalla o dique direccional que divide las 6 compuertas de entrada de las 4
compuertas de salida, permitiendo que siempre exista la diferencia de cabeza hidráulica
necesaria entre los dos sistemas (entrada y salida) para ocurra un correcto funcionamiento.
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4.1.5 Caño Juan Angola y La Boquilla
La Ciénaga de La Virgen además de estar conectada con el mar Caribe por el sistema de La
Bocana, también está comunicada por una boca natural llam ada “La B oquilla” y por el caño
Juan Angola que comunica a la ciénaga con la bahía de Cartagena. De estas dos corrientes
depende también el balance general del sistema de La Bocana. Para regular la corriente del
caño Juan Angola, existe una compuerta justo a la altura del barrio Chambacú que permite
solo el paso de la corriente en dirección hacia la bahía con un caudal de 8 m³/s, para de esa
manera permitir al mismo tiempo la regeneración de la aguas de este caño. Por otro lado, el
aporte del flujo en La Boquilla se considera que es nulo, pues debido a la construcción de la
vía al mar que comunica a Cartagena con el resto de la costa Caribe hacia el norte, La
Boquilla sufrió un proceso de sedimentación que hizo que esta boca natural dejara de
funcionar correctamente, aunque en épocas de lluvias puede llegar a abrirse un poco y
permitir el ingreso de agua del mar Caribe, pero el caudal que fluye por ella es bastante
pequeño. De acuerdo con estas suposiciones (Q boquilla =0; Q j.a = 8 m³/s), los caudales
descritos anteriormente en la Tabla 8, fueron modelados de acuerdo a unas condiciones para
La Boquilla y el caño Juan Angola (ver Tablas 9 y 10).
Tabla 9. Resultados de la modelación hidráulica 1. (Fuente: ROYAL HASKONING, Memoria Hidráulica, Proyecto La Bocana)
Chambacú3030414433334447
0,70,68
0,730,99 0,27 0,7CERRADA 15 m0,89 0,27
20 m0,89 0,270,99 0,28
0,27 0,610,99 0,28 0,6
0,26 0,630,99 0,27 0,61
101110158159
114124147148
0,99
17819017518719120418820120 m
ABIERTA
CERRADA
0,890,990,890,990,890,990,89
Canal Bocana (salida) Canal Bocana (entrada)CAUDALES DE DISEÑO (TR = 1/100) [m³/s]
CONDICIÓN BOQUILLA
ANCHO JUAN A
COEFICIENTE DE DESCARGA ESCLUSAS Canal Bocana Ciénaga
NIVELES DE DISEÑO (TR = 1/100) [MSL]
CONDICIÓN BOQUILLA
ANCHO JUAN A
COEFICIENTE DE DESCARGA ESCLUSAS
ABIERTA 15 m0,89
20 m0,89
15 m
20 m
15 m
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Tabla 10. Resultados de la modelación hidráulica 2. (Fuente: ROYAL HASKONING, Memoria Hidráulica, Proyecto La Bocana)
15 m 34 159 4 14 32 89 2 5120 m 35 159 5 16 31 89 2 5115 m 34 160 5 13 33 8820 m 34 160 5 15 33 88
ABIERTA
CERRADA
Medio [m³/s] Máximo [m³/s]
CAUDAL DE ENTRADA EN LA CIÉNAGA
CAUDAL DE SALIDA EN CHAMBACÚ
CAUDAL DE SALIDA EN LA BOCANA
CAUDAL DE SALIDA EN LA BOQUILLA
Medio [m³/s] Máximo [m³/s]
Medio [m³/s] Máximo [m³/s]
CONDICIÓN
BOQUILLA
ANCHO
JUAN
ANGOLA Medio [m³/s] Máximo [m³/s]
1,191,291,181,28
1,151,231,131,22
0,770,99 0,93 0,83
0,530,99 0,95 0,57CERRADA 15 m0,89 0,89
20 m0,89 0,87
0,770,99 0,88 0,82
0,590,99 0,89 0,64ABIERTA 15 m0,89 0,83
20 m0,89 0,82
CONDICIÓN BOQUILLA
ANCHO JUAN A
COEFICIENTE DE DESCARGA ESCLUSAS Canal Bocana Ciénaga (entrada)
VELOCIDADES DE DISEÑO (TR = 1/100) [m/s]Ciénaga (salida)
De acuerdo con las Tablas 9 y 10, el estado del ancho del caño Juan Angola se prefirió de 15
m debido a que a lo largo del caño existen muchos puentes y estructuras que no permiten
que el caño se erosione y más bien que se sedimente en las orillas, además que las orillas
de este caño han sido el sitio predilecto para invasiones de población desplazada por la
violencia proveniente del sur del departamento de Bolívar. También se sugirió que se
escogieran los resultados de la modelación para condiciones de La Boquilla en estado
cerrado, pues la mayoría del tiempo pasa en este estado.
4.2 Comportamiento Morfológico
4.2.1 Transporte Litoral y Espolones
El transporte litoral de la sección de la costa Caribe en la que se iba a construir La Bocana,
jugaba un papel importante en dos aspectos: diseño de los espolones que conforman la
dársena; y la tasa de entrada de sedimentos hacia el sistema de La Bocana. Los efectos que
podían causar la construcción de los espolones de la dársena sobre la costa eran de un gran
impacto, pues la erosión o la sedimentación de la playa, eran los principales aspectos a
tener en cuenta para el diseño de las longitudes de los espolones.
Mediante simulaciones con un modelo de línea de costa calibrado con cartografía de la línea
de costa de 1990 y 1932, se procedió a diseñar cuales iban a ser las mejores longitudes
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para los tres espolones que se iban a construir a partir del transporte litoral. Este transporte
litoral se determinó mediante un modelo llamado DELFT HYDRAULICS UNIBEST, el cual
determina la tasa de transporte y su dirección. Finalmente se determinó que la tasa de
transporte litoral de sedimentos de la costa en estudio tiene un valor promedio de 20.000
m³/año en la dirección sur y un valor neto máximo de 75.000 m³/año en condiciones de
oleaje promedio.
Tabla 11. Diseño de espolones (Fuente: ROYAL HASKONING, Memoria Morfológica, Proyecto La Bocana)
Situation Accretion (m) By pass (m³/año)
Accretion (m)
By pass (m³/año)
Accretion (m)
By pass (m³/año)
Accretion (m)
By pass (m³/año)
Accretion (m)
By pass (m³/año)
Accretion (m)
By pass (m³/año)
To 18730 20050 20861 20760 21351 21799T1 (l =300m) 1371 80 1188 113 1027 152 1276 210 926 254 1253T2 (l =200m) 65 2166 78 1910 111 1661 148 2099 190 6234 198 11824T3 (l =100m) 62 5943 72 6078 90 9228 98 15900 99 18314 99 19624T4 (l =250m) 67 1742 80 1563 111 1766 151 1352 207 1664 239 5000T5 (l =200m) 65 2164 79 1946 110 1634 148 1662 190 6243 197 11838
YEAR 10 20 301 2 5
So observamos la Tabla 11 podemos notar que ROYAL HASKONING evaluó principalmente
tres longitudes de diseño: 100, 200 y 300 m, para cada uno de los espolones; y con cada
una se evaluó el impacto que podía tener dicha construcción para un período de 30 años. Se
tuvo en cuenta el grado de acreción sobre los espolones y cuánta iba a ser la tasa de
sedimentos que iba a lograr pasar por encima de los espolones (by pass), para que no
hubiera erosión de la playa inmediatamente después de los espolones.
Ilustración 14. Acreción y By Pass en espolones (Fuente: ROYAL HASKONING)
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Las flechas en color negro en la Ilustración 14 representan el transporte litoral de la costa.
Para lograr un equilibrio entre la acreción y el by pass, se escogieron finalmente longitudes
de 250, 200 y 200 metros para los espolones.
4.2.2 Entrada de Sedimentos
Los sedimentos que entran al sistema de La Bocana provienen tanto de la marea entrante,
como de un porcentaje de la parte del transporte litoral que pasa por encima de los
espolones. Se dice que esos sedimentos están principalmente conformados por arena gruesa,
arena fina y limos, donde la porción de arena gruesa se deposita en la dársena de forma
uniforme, pero las porciones de arena fina y limos siguen por el canal depositándose en el
sector de las esclusas y en la ciénaga. Esto llevó a que se diseñara una trampa de arena en
la dársena, que cumpliera con una eficiencia de retención de 50 % del total de arenas finas
y limos que entran al sistema, para evitar perturbaciones en el funcionamiento de las
esclusas o en el caso extremo, una sedimentación de la ciénaga; esta trampa de arena
posee aproximadamente unos 80.000 m³ de capacidad.
Sin embargo, los depósitos de sedimento en la dársena y trampa de arena muy
seguramente llevarían a un grado de colmatación de la trampa, lo que llevaría a que los
caudales de entrada fueran muy distintos a los diseñados para que el proceso de
oxigenación de la ciénaga se diera efectivamente. Por lo tanto, se planteó la necesidad de
que esta trampa iba a tener que ser dragada cada vez que se colmatara para que el sistema
no perdiera su correcto funcionamiento. Cabe aclarar que las consideraciones de entrada de
sedimentos solo se determinaron a partir de sedimentos provenientes del mar, puesto que
se infiere que las ciénagas son cuerpos de agua con velocidades muy lentas y relaciones de
área/profundidad muy grandes, lo que hace que éstas funcionen como perfectos
sedimentadores y por ello no permitan que los materiales sedimentables salgan de ellas.
4.3 Monitoreo, Operación y Mantenimiento
4.3.1 Calidad de agua
Para verificar que el sistema de La Bocana está funcionando correctamente, mensualmente
se realizan muestreos fisicoquímicos y microbiológicos en varios puntos de la ciénaga
escogidos por la firma consultora ROYAL HASKONING, los cuales se consideraron los más
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representativos de la ciénaga (ver Gráfico 1.del ANEXO I). El monitoreo se realiza con al
ayuda de un GPS (Global Position System) para ubicar los puntos en la ciénaga, recipientes
para el almacenamiento de las muestras, equipo de monitoreo para medición directa y
neveras para preservar las muestras (ver Fotos 3, 4, y 5 del ANEXO II). Finalmente los
resultados de los análisis de laboratorio elaborados por la corporación autónoma regional del
canal del dique (CARDIQUE), se compilan en un informe semestral que evalúa las
condiciones de la ciénaga en cuanto a calidad de agua, si se están cumpliendo los objetivos
del proyecto y si se está cumpliendo con el Decreto 1594 del año 1984. Los parámetros que
se evalúan para determinar la calidad de agua se presentan en la Tabla 12.
Tabla 12. Parámetros de monitoreo de calidad de agua
(Fuente: La Bocana de La Ciénaga de La Virgen, Informe Trimestral 2006)
BAHIA MAR J. POLO2 4 5 6 7 8 10 22 28 11 13 24 30 32
Temperatura 29,7 27,8 28,2 28,9 27,9 27,7 29,6 27,6 25,7 27,7 28,6 27,8 26,7 27,5Conductividad
Salinidad 14,0 31,0 36,0 34,0 36,0 34,0 38,0 36,0 40,0 34,0 33,0 34,0 34,0 41,0PH 8,07 7,96 8,17 8,18 8,14 8,30 8,37 8,21 8,09 8,05 8,27 8,11 8,05 8,13
Oxig. Disuelto 1,51 5,82 5,92 7,21 7,92 8,19 5,13 3,29 3,46 5,32 9,23 8,13 7,99 4,91N.T(Nitritos) 0,0141 0,0217 0,0135 0,0162 0,013 0,008 0,007 0,008 0,008 0,0167 0,0159 0,0041 0,007 0,017Fosforo Total 0,92 0,61 0,39 0,94 0,26 0,14 0,16 0,17 0,24 0,46 0,21 0,07 0,2 0,2
Clorofila 6,14 5,87 13,62 43,25 13,35 9,08 8,81 6,14 3,2 75,83 34,98 4,54 6,14 38,18Amonio 3,76 0,51 0,75 1,92 0,66 0,24 0,18 0,25 0,22 0,11 0,36 0,4 0,4 0,28DBO5 4,7 3,05 5,1 10,92 1,2 2,4 2,44 1,2 3,78 6,6 5,04 1,2 3,14 13,58
Solidos Susp. 55,3 44 44 46,1 42,2 35 26 38,2 17,6 29,5 21 10,6 89 40Colif. Fecales 44000 46000 110000 2100 3 3 3,6 3,6 910 11000 2300 1500 3 3Colif. Totales 2,40E+06 2,40E+05 2,40E+05 2,40E+04 3 3 9,1 23 2300 2,40E+05 4300 2100 36 91
PARAMETROSCIENAGA CAÑOS
4.3.2 Monitoreo Morfológico
Para el monitoreo morfológico se determinaron tres puntos claves a estudiar: la costa, la
trampa de arena y La Boquilla. Para el monitoreo en la costa se tiene en cuenta que el
transporte litoral de sedimentos se presenta con mayor intensidad en los meses de
Diciembre, Enero, Febrero y Marzo, y que muy ocasionalmente este transporte cambia de
flujo, es decir, pasa de ser de norte a sur, a ser de sur a norte y adicionalmente se considera
la posibilidad de presencia de huracanes que pueden alterar el transporte litoral de manera
notable. En general, el monitoreo morfológico sobre la costa se enfoca principalmente en
observar los cambios que ha sufrido la playa arriba de los espolones e inmediatamente
después de éstos, teniendo en cuenta que la playa arriba de los espolones de la dársena
debe crecer lentamente y la playa aguas abajo debe permanecer estable.
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El monitoreo de la trampa de arena se basa principalmente en levantamientos batimétricos
en la dársena con una frecuencia de cada 6 meses. Este levantamiento batimétrico
determina en cierta forma el grado de colmatación de la trampa de arena, para que cuando
los 80.000 m³ de la trampa de arena estén parcialmente llenos (entre 60% y 70% de
llenado - 50.000 m³) de sedimento, se autorice inmediatamente la solicitud de la draga
para que extraiga todo ese material y en lo posible lo coloque en la playa que se encuentra
aguas abajo de la dársena, pues es la más afectada por la erosión. De acuerdo con las
estimaciones hechas, este grado de colmatación de la trampa debe de ocurrir
aproximadamente cada 8 años, lo que implica que según los costos de dragado para el año
2000, la administración de La Bocana deberá ahorrar 6 millones de pesos mensuales (70
millones/año) para poder cubrir el costo del dragado cada vez que se necesite, aunque estos
costos dependen del material que es dragado, pues se asumió que el material a ser dragado
iba ser arenas y limos, pero si llegase a ser lodos podría ser un poco más costoso.
Para el sector de La Boquilla se determinó que la construcción de La Bocana iba afectar
directamente a esta boca natural, pues el flujo del agua de mar iba preferir al camino de La
Bocana que el de La Boquilla. Este impacto afectaría al sector pesquero de la zona pues su
mejor zona era ésta, debido al grado de contaminación de la ciénaga, pero con la
regeneración de las aguas de la zona los peces iban abundar en la ciénaga y los pescadores
podrían pescar con gran éxito. Adicionalmente a esto la sedimentación en La Boquilla iba a
ser seguramente mucho mayor, aunque como ya se mencionó anteriormente, las épocas de
lluvia podrían depurar el impacto de la sedimentación en ella. Finalmente en los planes de
manejo del proyecto se planteó que en el caso que La Boquilla se cerrara, se construirían
una serie de espolones en la playa de La Boquilla.
4.3.3 Monitoreo de Infraestructura
El monitoreo de infraestructura se refiere básicamente al mantenimiento de las compuertas
y la pantalla metálica. Se espera que la pantalla metálica presente agujeros en su estructura
entre 25 y 30 años, aunque se estima que la zona que puede sufrir más el efecto de la
corrosión de los iones del agua de mar es la parte superior de la pantalla, pues es la que
está en contacto con la atmósfera y la superficie del agua lo que permite la acción tanto de
corrosión como de oxidación.
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Para el caso de las compuertas se establece un mantenimiento que evita la putrefacción de
las mismas y las limpie de todo ese material que viene tanto de la ciénaga como del mar y
que posiblemente se acumula en las compuertas (algas y troncos). Para este mantenimiento
es necesario que las compuertas sean bajadas de su sitio y se interrumpa cualquier tipo de
flujo en el sector de las esclusas, lo que restringe el mantenimiento a épocas poco lluviosas
y de marea baja.
4.4 Vertimiento de Aguas Residuales
4.4.1 Estaciones de Bombeo
En la ciudad de Cartagena, el 60 % de las aguas residuales domésticas se vierten en la
Ciénaga de La Virgen mediante estaciones de bombeo, debido a que no hay cabeza
hidráulica topográfica suficiente como para dejar escurrir las aguas residuales por pendiente
o gravedad. Para las aguas que son vertidas en la ciénaga existen en la actualidad 5
estaciones de bombeo llamadas San Francisco, María Auxiliadora, Tabú, Ricaurte y Paraíso
(ver Grafico1. Del ANEXO I), y cada una tiene un caudal de bombeo diferente (ver Tabla 13).
Tabla 13. Caudales de Bombeo de Agua Residual (Fuente: Aguas de Cartagena)
Estación San Francisco Estación María Auxiliadora Estación Tabú Estación Ricaurte Estación ParaísoCaudal (m³/hora) 1700 1929 3708 1420
Para la estación San Francisco no se lograron encontrar los datos de caudal de bombeo; sin
embargo, se puede decir de acuerdo con los anteriores resultados, que a la Ciénaga de La
Virgen le llega un flujo de aguas residuales de aproximadamente 10.000 m³/hora. De igual
forma para tener mayor certeza en la definición del caudal de aguas residuales que se vierte
en la ciénaga, se realizó un estimativo de acuerdo a los parámetros presentados en las
Tablas 14 y 15.
Tabla 14. Productores de Aguas Residuales de Cartagena. Adaptado del Sistema Único de Información de Servicios Públicos y del CENSO 2005 elaborado por el DANE Población
Cartagena
Suscriptores
Industriales del Servicio
de Alcantarillado
Suscriptores
Comerciales del Servicio
de Alcantarillado
Suscriptores Oficiales del
Servicio del Servicio de
Alcantarillado
895.400 52 6.589 469
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Tabla 15. Caudales de Producción de Aguas Residuales Adaptado del Reglamento Técnico de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS) PPC de Aguas
Residuales
Contribución por
Industria
Contribución por
Comercio
Contribución por
Oficiales
140 L/hab.día 1,0 L/seg.ind 0,45 L/seg.com 0,45 L/seg.ofic
Teniendo en cuenta que a la Ciénaga de La Virgen se vierte el 60% de la producción de
aguas residuales de la ciudad de Cartagena, el estimativo arrojó como resultado que el
caudal de aguas residuales vertido sobre la ciénaga es de 10.106 m³/hora, lo que concuerda
perfectamente con la Tabla 13.
4.4.2 Coliformes Totales en La Ciénaga
Uno de los parámetros a medir para relacionar la calidad del agua en la ciénaga es los
coliformes totales presentes en ella. Mediante modelaciones de calidad de agua con el
modelo MIKE21 se han presentado los resultados obtenidos por la construcción de La
Bocana en los cuales se puede observar que la ciénaga antes del año 2000, período en el
cual fue entregado el proyecto al municipio, los coliformes totales en la ciénaga podían ser
de hasta más de 100.000 NMP/100 ml en las peores zonas, mientras que para
inmediatamente después de la construcción de La Bocana los coliformes totales no
ascienden a más de los 30.000 NMP/100 ml. (ver Gráficas 2 y 3 del ANEXO I).
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5. MEDICIONES DE CAMPO
Con el fin de determinar si en realidad existe un transporte interno de sedimentos en el
sistema de La Bocana, más que todo un transporte entre la ciénaga y la dársena para
comprobar la hipótesis 2, se realizó una caracterización de los lodos de fondo de la ciénaga,
dársena y exteriores de los espolones (playa), para tener un panorama más claro de cuales
son los sedimentos existentes y relacionarlos con los que deberían sedimentase en la
dársena (arenas y limos).
5.1 Muestreo y Caracterización de Lodos
Para la caracterización de los lodos de la ciénaga se escogieron 7 puntos representativos
para el muestreo y en cada punto se requirió analizar los contenidos de fósforo total, nitritos,
nitratos, NTK (Nitrógeno Total Kjeldahl) y materia orgánica. Para ello fue necesario seguir el
mismo plan de monitoreo de calidad de agua establecido por La Bocana, pero para este caso
de lodos se tuvo que implementar el uso de una draga manual que fue suministrada por el
CITEC de la Universidad de los Andes (ver Foto 10 del ANEXO II).
El muestreo de lodos se realizó para dos escenarios: mar entrando a la ciénaga (flujo
entrante) y ciénaga saliendo hacia el mar (flujo saliente), para las fechas de Septiembre 27
y 28 de 2006. Las muestras fueron también analizadas en los laboratorios de calidad
ambiental de la Corporación Autónoma Regional del Canal del Dique (CARDIQUE), cuyos
resultados se pueden apreciar mejor en las Gráficas 4 y 5 del ANEXO I.
5.1.1 Distribución de Velocidades de la Ciénaga
Para tener un análisis más concreto de la caracterización de lodos y si existe un transporte o
no de sedimentos, es necesario conocer cómo son las velocidades promedio para cada punto
muestreado en la ciénaga y determinar a partir de estos resultados, si éstas son suficientes
para transportar el material sedimentado en el fondo de la ciénaga.
Mediante el análisis de uno de los resultados de las modelaciones hidráulicas elaboradas por
ROYAL HASKONING, se logró establecer las velocidades en cada punto de la ciénaga. Este
análisis consistió en medir con reglas y transformar a escala real, la cartografía obtenida de
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la distribución espacial de velocidades resultado de la modelación hidráulica (ver Gráficas 8 y
9 del ANEXO I), y que dio como resultado las Gráficas 6 y 7 del ANEXO I.
5.1.2 Ciclo de Marea
Para determinar con mayor detalle los estados del flujo para el sistema de La Bocana, con el
fin de determinar en que punto del ciclo de marea se encontraba el muestreo realizado para
la caracterización de lodos y poder saber que tanto podría ser el caudal promedio que se
estaba dando en ese preciso momento, fue necesario investigar cuales fueron los niveles de
marea horarios para el 27 y 28 de Septiembre de 2006. Desafortunadamente el CIOH
(Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas de Colombia), no pudo
suministrar la información. Lo único que se pudo obtener fue tan solo lo dos datos de la
marea que son publicados diariamente en la página web del CIOH (ver Tablas 16 y 17).
Tabla 16. Mareas 27 de Septiembre (Fuente: Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas CIOH)
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Debido a que tan solo con dos de los niveles de marea en un día no se puede elaborar el
ciclo de marea diario, se tuvo que recurrir a los datos de los niveles de marea para el país de
Panamá y relacionar el comportamiento de esta marea con el de los puntos obtenidos para
Cartagena, pues no debe de ser mucha la diferencia. De igual forma, en la bitácora de La
Bocana se encuentran registrados las horas del día en las cuales hubo cambio de flujo para
cada día, lo que luego serviría para determinar en qué puntos el ciclo de nivel en la ciénaga
es mayor que el nivel de marea y viceversa. Finalmente, se construyó el ciclo para la marea
en Cartagena y la Ciénaga de La Virgen, para determinar qué tan grande podría ser la
diferencia de niveles en ambos cuerpos de agua y establecer cualitativamente cuanto podría
ser el caudal que pasó en ese momento del muestreo (ver Gráfica 10 del ANEXO I).
5.2 Test de Jarras
Con el objetivo de sustentar la tercera hipótesis, fue necesario elaborar un test de jarras
para comprobar si efectivamente el agua de mar podría servir como coagulante de aguas
Tabla 17. Mareas 28 de Septiembre (Fuente: Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas CIOH)
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residuales o más bien, de aguas contaminadas como las de la ciénaga. Para ello se requirió
de un muestreo pequeño de agua de mar en el sector de la playa y de agua contaminada en
el peor sector de la ciénaga (punto 4 de la ciénaga).
El procedimiento a seguir para este test de jarras no fue el tradicional debido al poco
volumen que se tenía, pues tan solo eran 5 litros de cada muestra. Entonces lo que se logró
hacer fueron varios test de jarras, donde solo habían dos beakers de agua contaminada y en
cada test que se iban agregando distintas dosis de agua de mar y en cada uno se iba
observando en que dosis se formaban los flocs más grandes y la turbiedad más baja.
Tabla 18. Resultados Test de Jarras
pH inicial 7,38Turbidez inicial 33 NTU
Muestra Adición de Agua de Mar (ml) Acumulado (ml) Turbidez (NTU) pH ° T (°C)
1 0,5 0,5 332 0,5 1 31 7,583 2 3 21,5 7,6 14,74 2 5 24,7 7,5 16,45 1 6 25 7,66 17,61 250 250 20,8 7,83 13,42 150 400 19,6 7,93 14,63 100 500 15,6 8,05 15,8
Muestra Adición de Agua de Mar (ml) Acumulado (ml) Turbidez (NTU) pH ° T (°C)
1 2,5 2,5 32,8 7,58 15,52 0,25 2,75 25,9 7,62 16,83 0,25 3 24,1 7,4 184 0,25 3,25 20,8 7,54 18,81 3,5 3.5 31,6 7,6 15,22 0,25 3.75 30,8 7,5 16,23 0,25 44 0,25 4,25
Beaker 1
Beaker 2
Beaker 1
FASE No. 1
Beaker 2
FASE No. 2 (Optimización de la Fase No. 1)
Los resultados resaltados en color amarillo de la Tabla 18 fueron en los que los flocs se
podían notar mejor y de igual manera se había reducido la turbiedad en una buena cantidad.
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De los anteriores resultados se puede concluir que en realidad el agua de mar si es un
coagulante de aguas contaminadas aunque en proporciones muy bajas, ya que la relación de
coagulación optima (dosis óptima) está entre [3 – 3,25] mililitros de agua de mar por cada
litro de agua residual o contaminada. De igual forma si se adiciona una dosis que esté por
fuera del rango optimo, la muestra no cambia considerablemente su turbiedad y/o se
comienza a incrementar (si se añade menos o si se añade más), así como también se
demostró que si el agua de mar es abundante la muestra contiene menos turbiedad a causa
de que la muestra pasa a convertirse en una dilución en la cual el agua de mar, la cual es
más clara, predomina y por ello la muestra pasa a ser más transparente.
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6. BALANCE DE MASA (SÓLIDOS ENTRANTES AL SISTEMA)
Elaborar un balance de masa de los sólidos suspendidos totales (SST) que entran a la
ciénaga y que provienen de las aguas residuales que son descargadas en ésta, dará
seguramente un panorama más claro de lo que podría estar generando una carga de
sedimentos mayor a la planteada para la trampa de arena. Para ello se realizaron las
siguientes suposiciones:
1) La concentración de SST para las aguas residuales de Cartagena es de 250 mg/litro
2) El 70% de esos SST es sedimentable
3) El 60% de los SST sedimentables es biodegradado
4) El peso específico de los SST está entre 1,3 y 1,4 N/m³
Con base en las suposiciones anteriores y para un caudal promedio de aguas residuales de
10.000 m³/h, en la ciénaga se depositan 1050 kg de sólidos/h, lo que indicaría a su vez que
estos sólidos serían capaces de ocupar un volumen de 6’677.480 m³/año. Si se analiza el
área superficial de la ciénaga, que es de aproximadamente 25 Km², se puede identificar un
tasa de cambio en la altura de fondo por año, estimando el cociente entre el caudal de
sólidos y el área superficial de la ciénaga, asumiendo que estos sólidos no son transportados
hacia otro lugar. Finalmente se obtiene una tasa de cambio de aproximadamente 0,2671
m/año (27 cm/año) en la altura del lecho de la ciénaga, lo que indica que si no existe un
transporte de sedimentos en la ciénaga, desde que se iniciaron las obras en el año 2000
hasta el día de hoy, el lecho ha tenido que elevarse en aproximadamente en 162 cm.
Sin embargo, la ciénaga tiene 3 posibilidades para descargar o transportar esos sólidos que
se están sedimentando en su fondo: la primera es dejarlos ir por el canal de La Bocana, la
segunda es que se transporten hacia La Boquilla y la tercera es que estos sedimentos
lleguen al caño Juan Angola. Debido a la posición de cada uno de estos tres caminos y el
perfil de velocidades elaborado para La Bocana (ver Gráficas 8 y 9 del ANEXO I) la
probabilidad de que el camino preferido por los sedimentos sea el del canal de La Bocana, es
mayor que la del caño Juan Angola y esta a su vez mayor que la de La Boquilla; y
probablemente ocurran las tres posibilidades al tiempo.
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7. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Revisando los resultados obtenidos en el muestreo y la caracterización de los lodos de fondo
de la ciénaga (ver Gráficas 4 y 5 de ANEXO I), se puede observar que en primera instancia
el material que es dragado en la trampa de arena de La Bocana no corresponde a limos y
arenas como se planteó inicialmente, pues al hacerse el muestreo se pudo observar que ese
material es más bien un lodo. Adicional a esto, los resultados obtenidos en el laboratorio de
CARDIQUE, demuestran que este lodo es el que más contenido de materia orgánica tiene, lo
que afirma una vez más que no es limo y arena y de paso descarta la posibilidad que
hubiera sido mal calculado el transporte litoral y la entrada de sedimentos al sistema, sino
más bien que seguramente no se tuvo en cuenta que podría llegar sedimento de otros
lugares, ya que al mismo tiempo el material muestreado en los puntos fuera de los
espolones sí corresponden a limos y arenas. Entonces no hay más explicación para decir que
el material sedimentado en la dársena no solo proviene del mar Caribe sino de la ciénaga
también.
Pero por otro lado, la distribución de velocidades en cada punto de la ciénaga y el ciclo de
niveles de marea y ciénaga ocurrido durante el muestreo, ponen en duda la teoría de que las
corrientes de la ciénaga sean capaces de resuspender el material de fondo y llevarlo hacia la
trampa de arena para sedimentarlo allí, pues estas velocidades son extremadamente bajas.
Aunque la sustentación de la hipótesis del transporte de sedimentos de la ciénaga aún sea
un poco turbia, los resultados obtenidos en el test de jarras demuestran por otro lado que la
coagulación del agua de la ciénaga a causa de los choques con el mar existe, por lo tanto no
se debe dejar de considerar la teoría de que en vez de ser el material de fondo de la ciénaga
el encontrado en la dársena, probablemente sea material en suspensión que luego pasa a
sedimentarse por los efectos de coagulación y sedimentación. Si bien la dosis óptima de
coagulación es muy baja y los choques de masas de agua son de igual proporción, es decir,
el volumen de agua de mar que choca con el agua de la ciénaga es de igual volumen que el
agua de la ciénaga, el ensayo del test de jarras elaborado consideró solamente los choques
del agua más concentrada con iones positivos (agua de la playa) y el agua más concentrada
con iones negativos (el agua más contaminada de la ciénaga), cuando en realidad dentro del
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sistema de La Bocana esta posibilidad es muy poco probable debido al efecto de dilución
entre ambas masas de agua.
De igual manera, el balance de masa hecho para los sólidos suspendidos que llegan a la
ciénaga, demuestra que si el lecho ha incrementado su altura en 162 cm, entonces las
partes en la ciénaga cuya profundidad es de 100 cm los sedimentos han logrado colmatar
dichas zonas y aquellas con una profundidad de 2,5 m deberían de estar con una
profundidad de 93 cm. Actualmente ninguna de las dos situaciones está ocurriendo en la
ciénaga, lo que indica que es muy probable que estas cargas de sedimentos que llegan a la
ciénaga, un porcentaje alto de ellos hayan sido transportados por el canal de La Bocana y
terminado en las playas y/o en la trampa de arena, porque de otra manera ¿en dónde está
todo ese material que viene de las aguas residuales?, si no está en la ciénaga, si no existen
partes colmatadas de sedimentos en ella y si se consideró un porcentaje de
biodegradabilidad de éstos, ¿dónde más pueden estar estos sólidos?, excepto que en el caño
Juan Angola o en La Boquilla, pero como lo demuestran las Gráficas 8 y 9 del ANEXO I, la
distribución de velocidades indica que estos dos últimos caminos no son los más preferidos
por el flujo de agua que entra y sale de la ciénaga.
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8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La causa de la sedimentación acelerada en la dársena de La Bocana probablemente es una
combinación entre los efectos de coagulación, floculación, sedimentación y el posible
transporte de sedimentos desde la ciénaga hacia la dársena, pues ambas teorías pueden ser
verdaderas.
La coagulación y la floculación son procesos de inmediata respuesta, es decir, suceden en un
instante o no suceden, lo que podría explicar que este proceso puede estar ocurriendo
referiblemente justo en el canal y la dársena. Pero si lo anterior es posible, ¿en qué tiempo
estas partículas logran sedimentase?. En el único momento que todo esto puede estar
ocurriendo al mismo tiempo y en el mismo lugar, es durante el tiempo de lavado del sistema,
ya que se presenta el choque con una fuerza mecánica no muy brusca y a su vez es un
proceso lento que seguramente permite la sedimentación de los flocs conformados durante
el choque de las dos masas de agua.
Aunque las velocidades de la ciénaga son muy bajas, estas velocidades fueron estimadas a
través de una modelación, lo que tiene seguramente un grado de incertidumbre y por lo
tanto no se puede confiar mucho en ello. Pero si se logra observar directamente en campo,
cuando el flujo pasa de entrante a saliente (ciénaga saliendo hacia el mar) hay un momento
en el que el flujo en la ciénaga cercano al sector de las esclusas (punto 22 de la ciénaga) es
lo suficientemente rápido como para arrastrar una persona que está nadando cerca de ese
sector, lo que pone en duda por qué no puede ser posible que haya algo de transporte de
sedimentos desde el punto 22 de la ciénaga hasta la dársena en ese momento. Muy
seguramente si haya un transporte de sedimentos desde la ciénaga hasta la dársena; sin
embargo, los análisis elaborados no permiten estimar una cantidad o una tasa de este
transporte como para inferir que esta sea la principal causa, pues puede que sea una tasa
muy baja.
A pesar de que el proyecto presentado fue realizado bajo condiciones muy limitadas y
demasiado puntuales de información, los análisis de los resultados elaborados son
finalmente un intento bastante aproximado de lo que puede estar ocurriendo en La Bocana
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de la Ciénaga de La Virgen de la ciudad de Cartagena. Si bien, las teorías expuestas pueden
estar acertadas o equivocadas, el problema de la sedimentación acelerada en La Bocana
está demandando una cantidad de recursos económicos que podrían ser utilizados con otros
fines más provechosos y de beneficio comunitario. Por lo tanto, es recomendable que estas
hipótesis planteadas en el proyecto se puedan tomar como una buena aproximación para la
respuesta a este problema y sean la iniciativa para que se desarrollen investigaciones más
detalladas, con mejor información, mayor dedicación de recursos y mejor calidad y detalle
de los resultados. Algunas de las recomendaciones a seguir podrían ser las siguientes:
1. Se deben realizar análisis de coagulación, floculación y sedimentación para diferentes
escenarios de La Bocana (diferentes días, horas y caudales) y para diferentes
muestras que pueden ser escogidas en los puntos que se consideren en los que
probablemente estén ocurriendo los procesos de coagulación y sedimentación.
2. Se debe realizar una nueva modelación en la que se describa una distribución
espacial más actualizada y detallada de las velocidades de todo el sistema de La
Bocana.
3. Finalmente con ayuda de la distribución de velocidades obtenida se podría modelar el
transporte de sedimentos de la ciénaga con los modelos más adecuados.
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REFERENCIAS
ROYAL HASKONING (2000). Memoria Técnica Hidráulica, Proyecto: Bocana
Estabilizada de Marea par La Ciénaga de La Virgen, ciudad de Cartagena de Indias.
ROYAL HASKONING (2000). Memoria Técnica Morfológica, Proyecto: Bocana
Estabilizada de Marea par La Ciénaga de La Virgen, ciudad de Cartagena de Indias.
ROYAL HASKONING (2000). Memoria de Modelación Bidimensional, Proyecto: Bocana
Estabilizada de Marea par La Ciénaga de La Virgen, ciudad de Cartagena de Indias.
ROYAL HASKONING (2000). Manual de Monitoreo, Operación y Mantenimiento,
Proyecto: Bocana Estabilizada de Marea par La Ciénaga de La Virgen, ciudad de
Cartagena de Indias.
Conservación Internacional de Colombia, Ordenamiento Cuencas Canal del Dique y
Ciénaga de la Virgen (2006).
CARDIQUE 2006, Ecorregion Cuenca de La Ciénaga de La Virgen.
Arcadio P. Sincero, Gregoria A. Sincero. Physical-Chemical Treatment of Water &
Waste Water, Chapter 12TH – Coagulation. IWA Publishing-CRC Press, 2003.
Larry W. Mays. Water Resources Handbook, Chapter 13TH – Wetlands. Editorial
MacGraw-Hill, 1996.
Biol. Maria Guadalupe Lomeli, I.Q Ramón Tamayo. Contaminación por Materia
Orgánica. Universidad Nacional Autónoma de Mexico U.N.A.M. página web:
http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/16agua.html, visitada el 23 de
Noviembre de 2006.
Metcalf & Eddy. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse. Chapter 5-5 Gravity
Separation Theory. Editorial McGraw-Hill, 2003.
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ANEXO I
GRAFICAS
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Gráfica 1. Mapa General de La Bocana (Fuente: ROYAL HASKONING)
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Gráfica 2. Coiformes Totales antes de La Bocana (Fuente: ROYAL HASKONING)
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ANEXO II TABLAS
A
Gráfica 3. Coliformes Totales después de construida La Bocana (Fuente: ROYAL HASKONING)
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Gráfica 4. Caracterización de Lodos Flujo Entrante (Fuente: ROYAL HASKONING)
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Gráfica 5. Caracterización de Lodos Flujo Saliente Adaptado de Mapa General de La Bocana, ROYAL HASKONING
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Gráfica 6. Velocidades Flujo Entrante Adaptado de Mapa General de La Bocana, ROYAL HASKONING
Gráfica 7. Velocidades Flujo Saliente Adaptado de Mapa General de La Bocana, ROYAL HASKONING
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Gráfica 8. Perfil de velocidades Flujo Saliente (Fuente: ROYAL HASKONING, Modelación Bidimensional, Proyecto La Bocana)
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70
Gráfica 9. Perfil de velocidades Flujo Entrante (Fuente: ROYAL HASKONING, Modelación Bidimensional, Proyecto La Bocana)
Análisis Hidráulico y Sedimentológico de La Bocana de La Ciénaga de La Virgen IAMB 200620 26
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71
Gráfica 10. Mareas de Panamá
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ANEXO II
FOTOS
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Foto 1. Oleaje Cartagena. Fuente: Memoria Fotográfica, ROYAL HASKONING
Foto 2. Fetch Ciénaga. Fuente: Memoria Fotográfica, ROYAL HASKONING
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Foto 6. Draga 1
Foto 3. GPS
Foto 4. Equipo de Monitoreo
Foto 5. Recipientes y Neveras
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Foto 7. Draga 2
Foto 8. Pantalla Metálica (dique direccional)
Foto 9. Pantalla Metálica
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Foto 10. Draga Manual
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ANEXO III
RESULTADOS DE LA
CARACTERIZACIÓN DE
LODOS (CARDIQUE)
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Nombre de la E,presa LA BOCANA - Cienaga de la VirgenNIT E.P.A 806 - 013999 - 2Lugar de Muestreo Cienaga de la VirgenCodigo de entrada al Laboratorio: LA 2177-2178Reporte de Análisis No 0375-06
Naturaleza de la Muestra LODOS# de Muestras 11# de Análisis 55Fecha de Toma de Muestras Septiembre 29 del 2006Recolector LA BOCANA - Cienaga de la VirgenFecha de Recibo Septiembre 29 del 2006Fecha de Emision de Informe Octubre 10 del 2006Tipo de Caracterización ServicioPágina 1 de 3
Parametros UNI Métodos Pto 1 Pto 2 Pto 3 Pto 4 Pto 5 Pto 6 Pto 7 Pto 8Fósforo Total mg/Kg S.M 4500 -P- E <LD <LD <LD <LD <LD <LD 18,00 <LDNitrito +Nitrato mg/Kg S.M 4500-NO2 7,16 1,40 2,47 1,27 15,85 5,68 1,76 2,31NKT mg/Kg S.M 4500-NH3-F 42,34 48,24 92,77 84,80 51,00 61,68 17,53 57,84
Nitrogeno Total mg/Kg Nitrito+Nitrato+NKT 49,50 49,64 95,24 86,07 66,85 67,36 19,29 60,15Materia Organica mg/Kg Espectrofotometria 436,0 172,0 273,0 182,0 3128,0 305,0 56,0 181,0Humedad % Gravimetria 38,70 36,90 28,70 45,60 37,90 41,20 30,60 34,90
S.M Standar Methods Edición 20Limite de detección
Resultado válido únicamente para la muestra Analizada.Este documento no debe ser reproducido sin la autorización escrita del Laboratorio de Calidad Ambiental de CardiqueEl Laboratorio de Calidad Ambiental de CARDIQUE asegura la CONFIDENCIALIDAD de los resultados presentados en este informe
ALBERTO ANIBAL ARNEDO MARRUGOJefe de oficina Lab. de Calidad Ambiental de Cardique
ISO 17025
CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DEL CANAL DEL DIQUECARDIQUE
LABORATORIO DE CALIDAD AMBIENTAL
NUESTRO LABORATORIO DE CALIDAD AMBIENTAL CUMPLE LOS ESTANDARES DE LA NORMA
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Nombre de la E,presa LA BOCANA - Cienaga de la VirgenNIT E.P.A 806 - 013999 - 2Lugar de Muestreo Cienaga de la VirgenCodigo de entrada al Laboratorio: LA 2177-2178Reporte de Análisis No 0375-06
Naturaleza de la Muestra LODOS# de Muestras 7# de Análisis 49Fecha de Toma de Muestras Septiembre 29 del 2006Recolector LA BOCANA - Cienaga de la VirgenFecha de Recibo Septiembre 29 del 2006Fecha de Emision de Informe Octubre 10 del 2006Tipo de Caracterización ServicioPágina 2 de 3
Parametros UNI Métodos Pto 9 Pto 10 Pto 11Fósforo Total mg/Kg S.M 4500 -P- E <LD 14,16 <LDNitrito +Nitrato mg/Kg S.M 4500-NO2 0,62 0,77 12,46NKT mg/Kg S.M 4500-NH3-F 15,08 12,90 60,56
Nitrogeno Total mg/Kg Nitrito+Nitrato+NKT 15,70 13,67 73,02Materia Organica mg/Kg Espectrofotometria 47,0 46,0 969,0Humedad % Gravimetria 40,30 38,60 37,90
S.M Standar Methods Edición 20Limite de detección
Resultado válido únicamente para la muestra Analizada.Este documento no debe ser reproducido sin la autorización escrita del Laboratorio de Calidad Ambiental de CardiqueEl Laboratorio de Calidad Ambiental de CARDIQUE asegura la CONFIDENCIALIDAD de los resultados presentados en este informe
ALBERTO ANIBAL ARNEDO MARRUGOJefe de oficina Lab. de Calidad Ambiental de Cardique
CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DEL CANAL DEL DIQUECARDIQUE
LABORATORIO DE CALIDAD AMBIENTAL
ISO 17025NUESTRO LABORATORIO DE CALIDAD AMBIENTAL CUMPLE LOS ESTANDARES DE LA NORMA
Análisis Hidráulico y Sedimentológico de La Bocana de La Ciénaga de La Virgen IAMB 200620 26
Jorge Mario Tinoco Devia
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Nombre de la E,presa LA BOCANA - Cienaga de la VirgenNIT E.P.A 806 - 013999 - 2Lugar de Muestreo Cienaga de la VirgenCodigo de entrada al Laboratorio: LA 2177-2178Reporte de Análisis No 0375-06
Naturaleza de la Muestra LODOS# de Muestras 11# de Análisis 55Fecha de Toma de Muestras Septiembre 29 del 2006Recolector LA BOCANA - Cienaga de la VirgenFecha de Recibo Septiembre 29 del 2006Fecha de Emision de Informe Octubre 10 del 2006Tipo de Caracterización ServicioPágina 3 de 3
IDENTIFICACION DE PUNTOS
S.M Standar Methods Edición 20Limite de detecciónResultado válido únicamente para la muestra Analizada.Este documento no debe ser reproducido sin la autorización escrita del Laboratorio de Calidad Ambiental de CardiqueEl Laboratorio de Calidad Ambiental de CARDIQUE asegura la CONFIDENCIALIDAD de los resultados presentados en este informe
ALBERTO ANIBAL ARNEDO MARRUGOJefe de oficina Lab. de Calidad Ambiental de Cardique
CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DEL CANAL DEL DIQUECARDIQUE
NUESTRO LABORATORIO DE CALIDAD AMBIENTAL CUMPLE LOS ESTANDARES DE LA NORMA
LABORATORIO DE CALIDAD AMBIENTAL
P10:Fuera TardeP11: Darsena Tarde
ISO 17025
P1: M1 MañanaP2: M1 Tarde
P3: M4 P4:M7
P5: M22 MañanaP6: M22 Tarde
P7:M30 MañanaP8: M30 Tarde
P9: Fuera Mañana
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ANEXO IV
TEST DE JARRAS
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Foto 11. Equipo Test de Jarras
Foto 12. Turbidimetro
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Foto 13. Montaje
Foto 14. Muestras
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Foto 15. Adición de Agua de Mar
Foto 16.Medicion de Turbidez
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Jorge Mario Tinoco Devia
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Foto 17. Formación de Flocs
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